JP2007177744A - Spark-ignition direct-injection engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の噴口を有する燃料噴射弁を備えた火花点火式直噴エンジンに関するものである。 The present invention relates to a spark ignition direct injection engine having a fuel injection valve having a plurality of injection holes.
従来、点火プラグを備えるとともに、燃料を燃焼室内に直接供給する燃料噴射弁（インジェクタ）を備え、成層燃焼を行うことによって燃費改善を図るようにして火花点火式直噴エンジンが知られている。成層燃焼のために、燃料噴射弁の噴口を直接電極に指向させた場合は、電極に燃料が液滴となって付着し易く、着火性が悪化するという問題がある。このため、下記特許文献１に示すように、燃焼室周縁部に配設した燃料噴射弁を、例えば８つの噴口を有するマルチホール型として、そのうちの３つの噴口を、点火プラグの電極近傍の下方に指向された下側噴口（特定噴口）、電極近傍で左方に指向された左側噴口、電極近傍で右方に指向された右側噴口として、この３つの噴口からの燃料噴霧によって電極近傍に濃混合気層を形成する成層化を得るようにしたものが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a spark ignition type direct injection engine that includes an ignition plug and a fuel injection valve (injector) that directly supplies fuel into a combustion chamber so as to improve fuel efficiency by performing stratified combustion. When the injection port of the fuel injection valve is directed directly to the electrode for stratified combustion, there is a problem that the fuel tends to adhere to the electrode as droplets and the ignitability deteriorates. For this reason, as shown in
また、特許文献１には、上記３つの噴口以外の５つの噴口を、均一燃焼のために、電極から離れた部分となるピストン頂面に指向させたものが開示されている。そして、特許文献１のものでは、燃料噴射弁の軸心にもっとも近い軸線（軸心）を有する噴口が、ピストン側が噴口のうち下側噴口の真下方向に位置される噴口となるように設定されたものが開示されている。
また、特許文献１には、さらに次のような技術内容も開示されている。すなわち、エンジンの低回転・低負荷域となる所定運転領域において、成層燃焼のために、圧縮行程途中で燃料噴射を行って電極周りにリッチな混合気を生成する一方、その他の運転領域では吸気行程中に燃料噴射を行って均一燃焼を行うことが開示されている。また、複数の噴口から噴射された燃料噴霧同士の相互干渉効果を利用して、点火プラグの電極周りに効果的にリッチとすることも提案されている。なお、特許文献２にも、特許文献１と同様なマルチホール型の燃料噴射弁を燃焼室周縁部に設けたものが開示されている。
さらに、特許文献３には、マルチホール型燃料噴射弁を、点火プラグと同様に燃焼室の略中央部に設けたものが開示されている。この特許文献３のものは、燃料噴射弁からの燃料噴霧をピストン頂面に指向させて、ピストン頂面で反射されて上昇される燃料噴霧が電極近傍を通過するようにしたものとなっている。
ところで、成層燃焼のために、燃料噴射弁の噴口を電極近傍に指向させた場合、電極近傍の下方（電極先端の延長方向）に指向される下側噴口からの燃料噴霧がもっとも重要となる。この下側噴口（特定噴口）からの燃料噴霧が、電極から上下方向（気筒軸線方向）に大きく位置ずれしてしまうことは、電極周りに適正な濃混合気層を形成する上で、また燃料噴霧が直接電極に当接しないようにする上で重要となる。 By the way, for stratified combustion, when the nozzle hole of the fuel injection valve is directed to the vicinity of the electrode, the fuel spray from the lower nozzle hole directed downward in the vicinity of the electrode (extension direction of the electrode tip) is most important. The fuel spray from the lower injection port (specific injection port) is greatly displaced in the vertical direction (cylinder axis direction) from the electrode in order to form an appropriate rich mixture layer around the electrode and fuel. This is important in preventing the spray from directly contacting the electrode.
一方、エンジンにおいては、各気筒間であらかじめ点火順が設定されており、エンジン始動のためにクランキングが行われたときに、クランキング後に燃料噴射がもっとも早い時期となる気筒について初回の点火が行われて、その後は、上記点火順にしたがった点火が行われることになる。例えば、直列４気筒エンジンにおいて点火順が、３番気筒、２番気筒、４番気筒、１番気筒の順に設定されているとき、エンジン始動時において、例えば４番気筒から点火が開始されたときは、順次１番気筒、３番気筒、２番気筒というようになるが、各気筒間においてクランキング後にもっとも始めに点火が行われる気筒がどの気筒になるのかということは確定していないものとなる。 On the other hand, in the engine, the ignition order is set in advance between the cylinders, and when cranking is performed for engine start, the first ignition is performed for the cylinder in which fuel injection is earliest after cranking. After that, ignition is performed according to the above ignition order. For example, when the ignition order is set in the order of the third cylinder, the second cylinder, the fourth cylinder, and the first cylinder in the in-line four-cylinder engine, when the engine starts, for example, when the ignition is started from the fourth cylinder Is the first cylinder, the third cylinder, the second cylinder, etc., but it has not been determined which cylinder will be the first cylinder to be ignited after cranking among the cylinders. Become.
ところで、燃料噴射弁は製造誤差を有するものであり、例えば燃料噴射弁の軸線と各噴口の軸線との間の開き角等に若干の製造誤差例えば±３．５度程度の誤差を有するものである。また、点火プラグについては、その製造誤差によって、燃焼室内への突出量が相違するものであり、特に絶縁碍子部分を極めて精度よく仕上げるのが難しいために、燃焼室内への電極の突出量というものについてもある程度の誤差（例えば±０．７ｍｍ）は避けられないものとなる。 By the way, the fuel injection valve has a manufacturing error. For example, the fuel injection valve has a slight manufacturing error, for example, an error of about ± 3.5 degrees in the opening angle between the axis of the fuel injection valve and the axis of each nozzle. is there. In addition, for spark plugs, the amount of protrusion into the combustion chamber differs depending on the manufacturing error, and the amount of protrusion of the electrode into the combustion chamber is particularly difficult because it is difficult to finish the insulator part with high accuracy. A certain amount of error (for example, ± 0.7 mm) is unavoidable.
上述のように、点火プラグおよび燃料噴射弁の双方の製造誤差によって、各気筒間において、電極先端と特定噴口（下側噴口）との距離にかなりの相違を生じることになる。とりわけ、上記距離が近い気筒においては、特定噴口からの燃料噴霧によって電極周りがリッチになり易くて、上記距離が大きい気筒に比して、比較的大きな燃焼トルクを得やすいものとなる。 As described above, due to manufacturing errors of both the spark plug and the fuel injection valve, a considerable difference is caused in the distance between the electrode tip and the specific nozzle (lower nozzle) between the cylinders. In particular, in the cylinder having the short distance, the periphery of the electrode is likely to be rich due to the fuel spray from the specific nozzle, and it is easy to obtain a relatively large combustion torque as compared with the cylinder having the large distance.
成層燃焼を行うエンジンは、燃費の点で極めて優れているということから、例えばアイドルストップが行われる車両に搭載されたり、あるいはモータとエンジンの両方を走行駆動源とするハイブリッド車に適用して好ましいものとなる。このように頻繁にエンジンの停止と始動とが繰り返される状況で使用される場合、エンジン始動をいかに迅速に行うかということが問題となる。 Since an engine that performs stratified combustion is extremely excellent in terms of fuel consumption, it is preferable to be applied to, for example, a hybrid vehicle that is mounted on a vehicle in which idle stop is performed or that uses both a motor and an engine as a travel drive source. It will be a thing. When used in such a situation where the engine is frequently stopped and started, it becomes a problem how quickly the engine is started.
本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、エンジン始動、特に温間時でのエンジン始動を迅速に行えるようにした火花点火式直噴エンジンを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a spark ignition direct injection engine that can quickly start an engine, particularly an engine at a warm time. It is in.
前記目的を達成するため、本発明における火花点火式直噴エンジンにあっては次のような第１の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項１に記載のように、
各気筒毎に、燃焼室内に電極が突出された点火プラグと燃焼室内に直接燃料噴射を行う複数の噴口を有するマルチホール型の燃料噴射弁とが設けられ、
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向された火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒について、前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離に関連した値となる距離データを把握する距離データ把握手段と、
あらかじめ設定された所定温度を超える温間時でのエンジン始動時において、クランキング開始直後に最初に混合気に対して点火を行う初爆気筒を、前記距離データ把握手段で得ている前記距離が最大となっている特定気筒以外の他の気筒に設定する初爆気筒設定手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、温間時におけるエンジン始動時には、電極と特定噴口からの燃料噴霧との距離がもっとも大きい特定気筒以外の気筒、つまり燃料噴霧によって相対的にリッチになる気筒を初爆気筒とするようにしてあるので、初回の点火での着火を確実に行いつつそのときの燃焼トルクが大きなものとなるようにして、エンジン回転数をすみやかに上昇させ、この分噴射される燃料の圧力も上昇されて、これ以後に噴射される燃料の微粒化が促進されて、以後に点火される気筒の着火性ひいては燃焼トルクも向上されることになる。このようにして、温間時でのエンジン始動を迅速に行うことが可能になる。
To achieve the above object, the following first solution is adopted in the spark ignition direct injection engine of the present invention. That is, as described in
Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, in the spark ignition direct injection engine in which the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed near the tip of the electrode and the extension line thereof,
For each cylinder, distance data grasping means for grasping distance data that is a value related to the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle,
When the engine is started at a warm temperature exceeding a predetermined temperature set in advance, the distance obtained by the distance data grasping means is the first explosion cylinder that first ignites the air-fuel mixture immediately after the start of cranking. A first-explosion cylinder setting means for setting other cylinders other than the maximum specified cylinder;
It is supposed to be equipped with. According to the above solution, when the engine is warm, the cylinders other than the specific cylinder where the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle is the longest, that is, the cylinder that becomes relatively rich by the fuel spray is the initial explosion cylinder. Therefore, the ignition torque at the first ignition is surely performed while the combustion torque at that time is increased so that the engine speed is quickly increased, and the pressure of the injected fuel is increased accordingly. As a result, the atomization of fuel injected thereafter is promoted, and the ignitability of the cylinder to be ignited thereafter, and the combustion torque, is also improved. In this way, it is possible to quickly start the engine when it is warm.
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２〜請求項６に記載のとおりである。すなわち、
前記距離データ把握手段が、前記電極を通して流れるイオン電流を検出する電流検出手段と、定常運転時において該電流検出手段によって検出されたイオン電流の大きさを前記距離データとして記憶する記憶手段とから構成されている、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、検出されるイオン電流は、電極回りに存在する混合気の空燃比に応じた大きさとなり、イオン電流に対応した空燃比がリーンであることは電極と特定噴口からの燃料噴霧との距離が大きいと判断することができる。
Preferred embodiments based on the above solution are as described in
The distance data grasping means comprises current detecting means for detecting an ion current flowing through the electrode, and storage means for storing the magnitude of the ion current detected by the current detecting means during steady operation as the distance data. (It corresponds to claim 2). In this case, the detected ion current has a magnitude corresponding to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture existing around the electrode, and that the air-fuel ratio corresponding to the ion current is lean indicates that the electrode and the fuel spray from the specific nozzle are It can be determined that the distance is large.
前記距離データ把握手段が、前記電極の燃焼室内への突出量と前記特定噴口の軸線位置に関するデータとに基づいて決定された前記距離データを記憶する記憶手段を備えている、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、電極と特定噴口からの燃料噴霧との距離の相違に極めて大きな影響を与える電極の燃焼室内への突出量と特定噴口の軸線位置に関するデータとに基づいて、各気筒について電極と特定噴口からの燃料噴霧との距離を決定することができる。 The distance data grasping means includes storage means for storing the distance data determined based on the amount of protrusion of the electrode into the combustion chamber and the data on the axial position of the specific nozzle ( Corresponding to claim 3). In this case, the electrode and the specific nozzle for each cylinder based on the amount of protrusion of the electrode into the combustion chamber and the data on the axial position of the specific nozzle, which greatly affects the difference in distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle. The distance from the fuel spray can be determined.
前記初爆気筒設定手段によって設定される前記他の気筒が、前記距離データ把握手段で得ている前記距離が最小となっている気筒とされる、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、もっとも電極周りがリッチになる気筒を初爆気筒とすることにより、請求項１に対応した効果をもっとも十分に発揮させることができる。 The other cylinder set by the initial explosion cylinder setting means is a cylinder having the minimum distance obtained by the distance data grasping means (corresponding to claim 4). In this case, the effect corresponding to claim 1 can be most fully exhibited by setting the cylinder where the periphery of the electrode is richest as the first explosion cylinder.
各気筒間での点火順序が、前記距離が最大となっている前記特定気筒の直後に該距離が最小となっている最小気筒がくるように設定されており、
前記初爆気筒設定手段で設定される気筒が、前記最小気筒に設定される、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、各気筒間において電極周りの空燃比がもっともリーンになる気筒が一番最後に点火されることになるので、エンジン始動をより一層迅速に行うことができる。
The ignition sequence between the cylinders is set so that the smallest cylinder having the smallest distance comes immediately after the specific cylinder having the largest distance.
The cylinder set by the initial explosion cylinder setting means is set to the minimum cylinder.
(Corresponding to claim 5). In this case, the cylinder in which the air-fuel ratio around the electrode is the leanest among the cylinders is ignited last, so that the engine can be started more rapidly.
前記温間時でのエンジン始動時には、圧縮行程後半に燃料噴射が行われる、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、圧縮行程後半での燃料噴射によって吸気行程や圧縮行程前半で燃料噴射を行う場合に比して、電極周りを十分にリッチ化して、エンジン始動をより迅速に行う上で好ましいものとなる。 When the engine is started during the warm period, fuel is injected in the latter half of the compression stroke (corresponding to claim 6). In this case, as compared with the case where the fuel injection is performed in the latter half of the compression stroke and the fuel injection is performed in the first half of the intake stroke or the first half of the compression stroke, the surroundings of the electrodes are sufficiently enriched, and it is preferable to start the engine more quickly. .
前記目的を達成するため、本発明における火花点火式直噴エンジンにあっては次のような第２の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項７に記載のように、
各気筒毎に、燃焼室内に電極が突出された点火プラグと燃焼室内に直接燃料噴射を行う複数の噴口を有するマルチホール型の燃料噴射弁とが設けられ、
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向された火花点火式直噴エンジンにおいて、
エンジン冷機時における定常運転状態において、各気筒間について角速度の変動状態を検出する角速度変動検出手段と、
前記角速度検出手段で検出される気筒間での角速度の変動が大きいときは、あらかじめ設定された所定温度を超える温間時でのエンジン始動時において、クランキング開始直後に最初に混合気に対して点火を行う初爆気筒を、角速度が大きい気筒に設定する初爆気筒設定手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、気筒間の角速度が大きいということは、角速度が大きい気筒は燃焼トルクが大きいということであり、したがって、角速度が大きい気筒を初爆気筒とすることにより、エンジン始動を迅速に行うことができる。
In order to achieve the above object, the following second solution is adopted in the spark ignition direct injection engine of the present invention. That is, as described in claim 7 in the claims,
Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, in the spark ignition direct injection engine in which the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed near the tip of the electrode and the extension line thereof,
Angular velocity fluctuation detecting means for detecting a fluctuation state of the angular velocity between the cylinders in a steady operation state when the engine is cold;
When the fluctuation of the angular velocity between the cylinders detected by the angular velocity detecting means is large, when the engine is started at a warm temperature exceeding a predetermined temperature set in advance, the mixture is first subjected to the air-fuel mixture immediately after the start of cranking. First-explosion cylinder setting means for setting the first-explosion cylinder that performs ignition to a cylinder having a high angular velocity;
It is supposed to be equipped with. According to the above solution, the high angular velocity between the cylinders means that the cylinder with the high angular velocity has a large combustion torque. Can be done.
前記目的を達成するため、本発明における火花点火式直噴エンジンにあっては次のような第３の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項８に記載のように、
各気筒毎に、燃焼室内に電極が突出された点火プラグと燃焼室内に直接燃料噴射を行う複数の噴口を有するマルチホール型の燃料噴射弁とが設けられ、
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向された火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒について、前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離に関連した値となる距離データを把握する距離データ把握手段と、
エンジン冷機時における定常運転状態において、各気筒間について角速度の変動状態を検出する角速度変動検出手段と、
前記角速度検出手段で検出される気筒間での角速度の変動が小さいときは、あらかじめ設定された所定温度を超える温間時でのエンジン始動時において、クランキング開始直後に最初に混合気に対して点火を行う初爆気筒を、前記距離データ把握手段で得ている前記距離が最小となっている最小気筒に設定する初爆気筒設定手段と、
を備えているようにしてある。気筒間において角速度変動が小さいということは、気筒間での燃焼トルクの差が小さいときであるが、このときは、電極周りがもっともリッチになっている距離最小の気筒を初爆気筒とすることにより、エンジン始動を迅速に行なうことができる。
In order to achieve the above object, the following third solution is adopted in the spark ignition direct injection engine of the present invention. That is, as described in claim 8 in the claims,
Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, in the spark ignition direct injection engine in which the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed near the tip of the electrode and the extension line thereof,
For each cylinder, distance data grasping means for grasping distance data that is a value related to the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle,
Angular velocity fluctuation detecting means for detecting a fluctuation state of the angular velocity between the cylinders in a steady operation state when the engine is cold;
When the fluctuation of the angular velocity between the cylinders detected by the angular velocity detecting means is small, at the time of starting the engine at a warm temperature exceeding a predetermined temperature set in advance, the initial air-fuel mixture immediately after the cranking is started. An initial explosion cylinder setting means for setting an initial explosion cylinder to be ignited as a minimum cylinder having the minimum distance obtained by the distance data grasping means;
It is supposed to be equipped with. The fact that the fluctuation in angular velocity between cylinders is small is when the difference in combustion torque between the cylinders is small. In this case, the cylinder with the smallest distance where the periphery of the electrode is the richest is the first explosion cylinder. Thus, the engine can be started quickly.
前記目的を達成するため、本発明における火花点火式直噴エンジンにあっては次のような第４の解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項９に記載のように、
各気筒毎に、燃焼室内に電極が突出された点火プラグと燃焼室内に直接燃料噴射を行う複数の噴口を有するマルチホール型の燃料噴射弁とが設けられ、
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向された火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒間において前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離がもっとも小さくなる最小気筒を記憶している記憶手段と、
あらかじめ設定された所定温度を超える温間時でのエンジン始動時において、クランキング開始直後に最初に混合気に対して点火を行う初爆気筒を、前記記憶手段に記憶されている前記最小気筒に設定する初爆気筒設定手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、請求項４に対応した効果と同様の効果を得ることができる。
In order to achieve the above object, the following fourth solution is adopted in the spark ignition direct injection engine of the present invention. That is, as described in claim 9 in the claims,
Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, in the spark ignition direct injection engine in which the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed near the tip of the electrode and the extension line thereof,
Storage means storing a minimum cylinder in which the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle is the smallest among the cylinders;
When the engine is started at a warm temperature exceeding a predetermined temperature set in advance, an initial explosion cylinder that first ignites the air-fuel mixture immediately after the start of cranking is used as the minimum cylinder stored in the storage means. Initial explosion cylinder setting means to be set;
It is supposed to be equipped with. According to the said solution technique, the effect similar to the effect corresponding to Claim 4 can be acquired.
上記第４の解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項１０に記載のとおりである。すなわち、
各気筒間の点火順序が、前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離が最小となる気筒を基準として、該距離が順次大きくなる気筒となるように設定されている、ようにしてある（請求項１０対応）。この場合、電極周りがリッチとなる気筒から順次リーンとなる気筒へと点火が行われるので、エンジン始動をより迅速に行う上で好ましいものとなる。
A preferred mode based on the fourth solution is as set forth in
The firing order between the cylinders is set so that the distance is increased sequentially with reference to the cylinder having the smallest distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle. (Corresponding to claim 10). In this case, ignition is performed from the cylinder that becomes rich around the electrodes to the cylinder that becomes leaner in sequence, which is preferable in order to start the engine more quickly.
上記各解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項１１、請求項１２に記載のとおりである。すなわち、
前記電極が燃焼室の略中央部に配設され、
前記燃料噴射弁が、燃焼室周縁部に配設されて、前記複数の噴口として、前記特定噴口の他に、ピストン頂面方向に指向される他の噴口を有し、
各気筒について、それぞれ２つの吸気弁が設けられ、
前記燃料噴射弁が前記２つの吸気弁間に位置されている、
ようにしてある（請求項１１対応）。この場合、燃料噴射弁を燃焼室周縁部に設けたいわゆるサイド噴射とされる。そして、一部の噴口はピストン頂面に指向されているので、もっぱら電極回りをリッチ化する成層燃焼の他に、気筒内に極力均一に燃料分布させた均一燃焼を行う場合にも対応できる噴射態様を得ることが可能となる。また、特に自動車用として広く普及している吸気２弁式のエンジンに本発明を適用する上で好ましいものとなると共に、燃料噴射弁を、２つの吸気弁の間という大きな空間を有効に利用して配設することができる。
Preferred embodiments based on the above solutions are as set forth in
The electrode is disposed substantially in the center of the combustion chamber;
The fuel injection valve is disposed at a peripheral portion of the combustion chamber and has, as the plurality of injection holes, other injection holes directed in the piston top surface direction in addition to the specific injection holes,
There are two intake valves for each cylinder,
The fuel injection valve is positioned between the two intake valves;
(Corresponding to claim 11). In this case, so-called side injection is provided in which the fuel injection valve is provided at the peripheral edge of the combustion chamber. Since some of the nozzle holes are directed to the top surface of the piston, in addition to the stratified combustion that enriches the surroundings of the electrodes exclusively, the injection can also be applied to the case of performing uniform combustion with the fuel distributed evenly in the cylinder as much as possible. An aspect can be obtained. In addition, the present invention is preferable when the present invention is applied to an intake two-valve engine that is widely used especially for automobiles, and the fuel injection valve is effectively used in a large space between the two intake valves. Can be arranged.
前記電極近傍に指向される噴口として、前記特定噴口の他に、該電極の左側方に指向された左側方噴口と、該電極の右側方に指向された右側方噴口とを有し、
前記特定噴口、左側方噴口および右側方噴口の各噴口から前記電極までの距離が２０ｍｍ以上に設定され、
前記特定噴口と前記左側方噴口とのなす開き角が１５度〜２５の度の範囲に設定されて、エンジンの低回転・低負荷域となる所定運転領域で該特定噴口からの燃料噴霧と該左側方噴口からの燃料噴霧が相互干渉効果によって互いに連続したものとなるように設定され、
前記特定噴口と前記右側方噴口とのなす開き角が１５度〜２５の度の範囲に設定されて、前記所定運転領域で該特定噴口からの燃料噴霧と該右側方噴口からの燃料噴霧が相互干渉効果によって互いに連続したものとなるように設定されている、
ようにしてある（請求項１２対応）。この場合、電極周りでの成層化状態が、燃料噴射弁から電極を見たとき、濃混合気が略Ｖ字状となって電極の下方および左右側方を囲んだ状態となって、成層化として極めて好ましい状態が得られる。
As the nozzle directed to the vicinity of the electrode, in addition to the specific nozzle, a left nozzle directed to the left side of the electrode, and a right nozzle directed to the right side of the electrode,
The distance from each nozzle of the specific nozzle, left side nozzle and right side nozzle is set to 20 mm or more,
The opening angle formed by the specific nozzle and the left nozzle is set in a range of 15 to 25 degrees, and the fuel spray from the specific nozzle and the fuel spray in a predetermined operation region that is a low rotation / low load region of the engine The fuel spray from the left side nozzle is set to be continuous with each other by the mutual interference effect,
The opening angle formed by the specific nozzle and the right nozzle is set in a range of 15 to 25 degrees, and the fuel spray from the specific nozzle and the fuel spray from the right nozzle are mutually in the predetermined operation region. Set to be continuous with each other due to interference effects,
This is done (corresponding to claim 12). In this case, the stratified state around the electrode is such that when the electrode is viewed from the fuel injection valve, the rich air-fuel mixture becomes substantially V-shaped and surrounds the lower and left and right sides of the electrode. As a result, a very preferable state can be obtained.
本発明によれば、温間時でのエンジン始動を迅速に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to quickly start the engine when it is warm.
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明するが、まず全体の概要について説明し、その後、燃焼室内への電極突出量に応じた特定噴口の軸線位置の設定（燃料噴射弁の選択）の点、およびエンジン始動時における初爆気筒の選択の点について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an overview of the whole will be described, and then setting of the axial position of a specific nozzle according to the amount of electrode protrusion into the combustion chamber (of the fuel injection valve) Selection) and selection of the first explosion cylinder at the time of engine start will be described.
図１は、火花点火式直噴エンジン１を示し、このエンジン１は、紙面直角方向に直列に複数の気筒２を有する直列多気筒（実施形態では４気筒）エンジンとされている（図１では１つの気筒のみが示される）。各気筒２は、シリンダブロック３と、このシリンダブロック３上に配置されたシリンダヘッド４とを有しており、気筒２内にはピストン５が上下方向に往復動可能に嵌挿されている。このピストン５とシリンダヘッド４との間の気筒２内には燃焼室６が区画されている。燃焼室６は、気筒２の天井部における略中央部からシリンダヘッド４の下端面付近まで延びる２つの傾斜面を有するいわゆるペントルーフ型燃焼室とされている。
FIG. 1 shows a spark ignition
シリンダヘッド４には、図２に示すように、２つの吸気ポート１０（２つの吸気ポートを区別するときは符合１０Ａ、１０Ｂでもって示すこととする）と、２つの排気ポート１１とが形成されている（図１ではいずれも１つのみ開示）。この２つの吸気ポート１０は、その各一端が各気筒２天井部における傾斜面の一方から燃焼室６に開口され、その各他端側が燃焼室６から斜め上方に延びて、エンジン１の一側面（図１中右側面）に互いに独立して開口されている。各吸気ポート１０の燃焼室６側の開口端には、それぞれ所定のタイミングで開閉作動される吸気弁１２が配置されている（図１ではいずれも１つのみ開示）。２つの排気ポート１１には、その各一端が各気筒２の天井部における傾斜面の他方から燃焼室６に開口され、その各他端側は、途中で１つに合流した後略水平に延びてエンジン１の他端面（図１中左側面）に開口されている。各排気ポート１１の燃焼室６側の開口端には、それぞれ所定のタイミングで開閉作動される排気弁１３が配置されている（図１ではいずれも１つのみ開示）。
As shown in FIG. 2, the
各吸気ポート１０は、吸気通路３０に接続されている。この吸気通路３０には、それぞれ図示を略すが、その上流側から下流側へ順次、エアクリーナ、吸入空気量センサ、スロットル弁、サージタンク等が配設されている。なお、上記スロットル弁は、実施形態では、アクセルペダルとは機械的な連係が遮断されて、アクセル開度に応じて電子的にその開度が変更制御されるようになっている。また、上記サージタンクは、各気筒毎に対して個々独立した独立分岐管によって接続されている（図２で示す吸気通路３０はこの独立分岐管が示される）。
Each
各排気ポート１１は、排気通路３１に接続されている。この排気通路３１には、それぞれ図示を略すが、その上流側から下流側へ順次、リニア酸素センサ、三元触媒、ＮＯｘ吸収剤が配設されている。なお、上記リニア酸素センサは、排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出するために用いられるもので、理論空燃比を含む所定範囲において酸素濃度に対してリニアな出力が得られるようになっている。また、ＮＯｘ吸収剤は、排気中の酸素濃度の高い雰囲気でＮＯｘを吸収する一方、酸素濃度の低下に伴い吸収したＮＯｘを放出し、その放出ＮＯｘを排気中のＨＣ、ＣＯ等により還元浄化するＮＯｘ吸収還元タイプのものとされている。
Each
燃焼室６の上部には、４つの吸排気ポート１０，１１（４つの吸排気弁１２、１３）に囲まれた燃焼室６の略中心に、点火プラグ１６が配設されている（図２をも参照）。この点火プラグ１６の先端の電極Ｅは、燃焼室６の天井部から所定距離だけ突出した位置にある。また、燃焼室６の周縁部には、２つの吸気ポート１０間で、その各吸気ポート１０下方において、燃料噴射弁１８が配設されている。この燃料噴射弁１８は、複数の噴口、具体的には６つの噴口を備えたマルチホール型の燃料噴射弁とされている。各噴口は、当該各噴口から噴射される燃料噴霧が後述するよう点火プラグ１６の電極Ｅ近傍及びピストン５上方側に指向するよう、その燃料噴射弁１８の燃料噴射方向が設定されている。
At the upper part of the
図２において、一方の吸気ポート１０Ａに関連して、スワール弁４０が設けられている。すなわち、２つの吸気ポート１０Ａと１０Ｂとは、シリンダヘッド４内において隔壁４ａによって互いに個々独立されている一方、吸気通路３０の下流端部（独立分岐管の下流端部）には、隔壁４ａに連なる隔壁３０ａが形成されて、２つの吸気ポート１０Ａと１０Ｂとは、燃焼室６側から上流側に向けて所定距離だけ互いに独立した通路となるように構成されている。そして、隔壁３０ａには、一方の吸気ポート１０Ａの開度変更を行うスワール弁４０が配設され、このスワール弁４０の駆動が電磁式のアクチュエータ４０ａによって行われる。これにより、スワール弁４０を全開としたときは、２つの吸気ポート１０Ａ、１０Ｂからほど同量の吸気が導入されて、燃焼室６内でのスワールの生成は実質的に行われないことになる。スワール弁４０を全閉とすることにより、他方の吸気ポート１０Ｂからのみ燃焼室６内に吸気が供給されて、燃焼室６内には図２矢印で示すように吸気のスワールが生成されることになる。スワール弁４０の開度を調整することにより、スワールの強さが変更される。
In FIG. 2, a
図３に示すように、燃料噴射弁１８の基端部には、全気筒２に共通の燃料分配管１９が接続されており、その燃料分配管１９は、燃料供給系２０から供給される高圧の燃料を各気筒２に分配供給するようになっている。この燃料供給系２０は、燃料分配管１９と燃料タンク２１とを接続する燃料通路２２を有し、この燃料通路２２には、その上流側から下流側に向けて順次、低圧燃料ポンプ２３、低圧レギュレータ２４、燃料フィルタ２５、高圧燃料ポンプ２６及び燃圧を調節可能とされる高圧レギュレータ２７が接続されている。高圧燃料ポンプ２６及び高圧レギュレータ２７は、リターン通路２９により燃料タンク２１側に接続されている。なお、符合２８は、燃料タンク２１側に戻す燃料の圧力状態を整える低圧レギュレータである。これにより、低圧燃料ポンプ２３により燃料タンク２１から吸い上げられた燃料は、低圧レギュレータ２４により調圧された後、燃料フィルタ２５を介して高圧燃料ポンプ２６に圧送される。そして、高圧燃料ポンプ２６によって昇圧した燃料の一部を高圧レギュレータ２７により流量調節しながらリターン通路２９によって燃料タンク２１側に戻すことで、燃料分配管１９へ供給する燃料の圧力状態を適正値、例えば、１２ＭＰａ〜２０ＭＰａに調整する。
As shown in FIG. 3, a
図４には、エンジン１を制御するための制御系統が示される。この図４において、５０は、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラ５０によって、点火回路１７（点火時期制御用）、燃料噴射弁１８（燃料噴射量および燃料噴射タイミング制御用）、燃料供給系２０の高圧レギュレータ２７（燃圧調整用）、スワール弁４０（のアクチュエータ４０ａ）が制御される他、前述した吸気通路３０に配設された電子制御式のスロットル弁が制御される。このコントローラ５０には、エンジン回転数センサＳ１からのエンジン回転数信号、アクセル開度センサＳ２からのアクセル開度信号、温度センサＳ３からのエンジン冷却水温度信号が、クランク角センサＳ４からのクランク角信号、外気温センサＳ５で検出された外気温度、後述するイオン電流検出回路４２で検出されたイオン電流の大きさが入力される。
FIG. 4 shows a control system for controlling the
次に、コントローラ５０による制御の内容について説明する。
１．燃料噴射制御
燃料噴射制御は、エンジン温度に応じて燃料噴射制御マップが切換えられ、その切換えられたマップに従ってその制御が行われる。燃料噴射制御マップは、エンジン温度が所定値（例えば６０度Ｃ）以上の温間時は、図５に示す温間時のマップが選択される。温間時のマップは、エンジンの運転状態が低負荷・低回転の所定運転領域にある時、成層燃焼領域とされ、その他の運転領域では均一燃焼領域とされる。また、冷間時の燃料噴射制御マップは、図示を略すが、全ての運転領域において均一燃焼領域とされる。
Next, the contents of control by the
1. Fuel Injection Control In fuel injection control, a fuel injection control map is switched according to the engine temperature, and the control is performed according to the switched map. As the fuel injection control map, when the engine temperature is warm above a predetermined value (for example, 60 degrees C), the map during warm time shown in FIG. 5 is selected. The warm map is a stratified combustion region when the operating state of the engine is in a predetermined operating region of low load and low rotation, and a uniform combustion region in the other operating regions. In addition, the cold fuel injection control map is not shown in the figure, but is a uniform combustion region in all operation regions.
成層燃焼領域では、燃料噴射弁１８による燃料噴射時期を圧縮行程の所定時期、例えば、一括噴射の場合、圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）０°〜６０°の範囲に燃料を噴射させて、点火プラグ１６の近傍に混合気が層状に偏在する状態で燃焼させる成層燃焼が行われる。この成層燃焼領域では、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側になるように、燃料噴射量やスロットル開度が制御される。また、成層燃焼領域以外の領域は、均一燃焼領域とされており、吸気行程において燃料噴射弁１８から燃料を噴射させて吸気と十分に混合し、燃焼室６内に均一な混合気を形成した上で燃焼させる均一燃焼が行われる。この均一燃焼領域では、大部分の運転領域で混合気の空燃比が略理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１４．７）になるように、燃料噴射量やスロットル開度が制御されるが、全負荷運転状態では、空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比（Ａ／Ｆ＝１３程度）に制御して、高負荷に対応した大出力が得られるようになっている。なお、エンジン冷間時は、前述したように、全運転領域において均一燃焼が行われる（空燃比は理論空燃比あるいはそれよりもリッチ）。
In the stratified combustion region, the fuel injection timing by the
また、上記低回転・低負荷域となる所定運転領域での高負荷域では、図７に示すように、例えば２段階での分割噴射が実行される。図７に示す分割噴射では、遅い時期に燃料噴射が行われる後段噴射の開始は、例えばＢＴＤＣ３０度〜４０度の範囲に設定され、早い時期に燃料噴射が行われる前段噴射は、後段噴射時期よりも例えばクランク角で４０度程度早い時期に噴射が開始される。上記所定運転領域での高負荷域において、要求される燃料噴射量のうち、後段噴射で噴射される燃料量はほぼ一定量とされて、燃料噴射量の変更は、前段噴射での燃料噴射量の変更によって行われる。
Further, in the high load range in the predetermined operation range that is the low rotation / low load range, as shown in FIG. 7, for example, split injection is performed in two stages. In the divided injection shown in FIG. 7, the start of the post-stage injection in which the fuel injection is performed at a later time is set in a range of, for example,
２．燃圧制御
燃圧制御は、エンジン温度に応じて燃圧制御マップが切換えられ、その切換えられたマップに従ってその制御が行われる。燃圧制御マップは、エンジン温度が所定値（例えば、６０度Ｃ）以上の温間時は、図６に示す温間時のマップが選択される。この図６のマップでは、成層燃焼領域では、エンジン回転数の増大に応じて燃圧が徐々に大きくなるように変化され（最低燃圧ａ１が例えば１２ＭＰａとされ、最高燃圧ａ２が例えば２０ＭＰａとされる）。また、均一燃焼領域では、常時、成層燃焼領域での最高燃圧ａ２という一定値とされて、エンジン回転数上昇に伴う燃圧上昇が抑制された状態となる。なお、エンジン温度が所定値よりも低い冷間時は、常時、成層燃焼領域での最高燃圧ａ２に相当する燃圧とされる。また、エンジン始動時の燃圧は、高圧燃料ポンプ２６がカム軸によって駆動される関係で燃圧が十分に上がらないことから、例えば、０．５ＭＰａ程度になっている。
2. Fuel pressure control In the fuel pressure control, the fuel pressure control map is switched according to the engine temperature, and the control is performed according to the switched map. As the fuel pressure control map, when the engine temperature is a predetermined value (for example, 60 degrees C) or more, the map for the warm time shown in FIG. 6 is selected. In the map of FIG. 6, in the stratified combustion region, the fuel pressure is gradually increased as the engine speed increases (the minimum fuel pressure a1 is set to 12 MPa, for example, and the maximum fuel pressure a2 is set to 20 MPa, for example). . Further, in the uniform combustion region, a constant value of the maximum fuel pressure a2 in the stratified combustion region is always set to a constant value, and a fuel pressure increase accompanying an increase in engine speed is suppressed. When the engine temperature is colder than a predetermined value, the fuel pressure is always set to the fuel pressure corresponding to the maximum fuel pressure a2 in the stratified combustion region. Further, the fuel pressure at the time of starting the engine is, for example, about 0.5 MPa because the fuel pressure does not sufficiently increase because the high-
３．スワール制御
エンジン低回転・低負荷域となる所定運転領域では、スワール弁４０が開かれて、燃焼室６内に吸気のスワールが生成される。この場合、スワール弁４０の開度は、上記所定運転領域においては、エンジン負荷の大小にかかわらず例えば常に全閉としてもよいが、低負荷域では開度が大きくされ（全開に近い）、エンジン負荷の増大に伴って徐々に開度が小さくされ、高負荷域で全閉となるように設定することもできる。
3. Swirl Control In a predetermined operation region that is an engine low speed / low load region, the
次に、図８〜図１１を参照しつつ、燃料噴射弁１８の各噴口について詳述する。まず、図８〜図１０は、燃料噴射弁１８の各噴口から噴射された燃料噴霧の状態を互いに異なる方向から見た状態を示すものである。また、図１１は、マルチホール型の燃料噴射弁１８の軸線を中心に燃料噴射方向先端側を見た時の軸線に対する各噴口の軸線との三次元傾斜角を模式的に示した図である。
Next, each nozzle hole of the
図１１において、ＬＢはマルチホール型の燃料噴射弁１８の軸線、Ｌ１ないしＬ６は第１噴口〜第６噴口の各軸線、Ａ１〜Ａ６は第１噴口〜第６噴口から噴射された燃料の噴霧角、Ｅは点火プラグの電極を示している。全噴口の噴口径は同一とされており、例えば、０．１５ｍｍに設定されている。ピストン軸線方向から見たとき、点火プラグ１６の電極Ｅを通る気筒２の直径方向延長線上に、燃料噴射弁１８の軸線ＬＢが位置するように、燃料噴射弁１８が配設されている。図１１において、軸線ＬＢを中心とする径方向の目盛りは、１目盛りが５度の開き角を示しており、また、軸線ＬＢを中心とする周方向の目盛りは、１目盛りが１５度の開き角を示している。
In FIG. 11, LB is an axis of the multi-hole type
各噴口の軸線の位置関係について説明すると、まず、点火プラグ１６の電極Ｅ周りに濃混合気を成層化するための噴口が、第１噴口〜第３噴口とされている。この第１噴口は下側噴口あるいは特定噴口となるもので、その軸線Ｌ１は、軸線ＬＢから電極Ｅ近傍で下方の所定位置に指向するよう配置されている。なお、第１噴口の軸線Ｌ１、噴霧角Ａ１は、２つの吸気弁１２の最大リフト位置の間に位置、つまり、吸気弁の可動範囲外に位置されている。また、第２噴口は、左側噴口となるもので、その軸線Ｌ２は、軸線ＬＢから電極Ｅ近傍で側方（図中左側）の所定位置に指向するよう配置されている。さらに、第３噴口は右側噴口となるもので、その軸線Ｌ３は、軸線ＬＢから電極Ｅ近傍で側方（図中右側）の所定位置に指向するよう配置されている。なお、第２噴口の軸線Ｌ２、噴霧角Ａ２、第３噴口の軸線Ｌ３、噴霧角Ａ３は、ともに吸気弁１２の最大リフト位置の可動範囲内に位置されている。このように、第１噴口と第２噴口と第３噴口との各軸線は、電極Ｅの近傍を指向しつつ、しかも下方および左右側方から電極Ｅを取り囲むように設定されている。
The positional relationship of the axis of each nozzle will be described. First, the nozzles for stratifying the rich air-fuel mixture around the electrode E of the
第４噴口〜第６噴口は、それぞれピストン側噴口となるもので、電極Ｅ近傍以外となるピストン頂面に向けて燃料噴射を行うものである。第４噴口の軸線Ｌ４は、軸線ＬＢからピストン側（図中下方側）でピストン下死点位置よりも上方側の所定位置（図中左側）に指向するよう配置されている。第５噴口の軸線Ｌ５は、軸線ＬＢからピストン側（図中下方側）で、ピストン下死点位置よりも上方側の所定位置（図中センター位置で、第１噴口の軸線Ｌ１の真下位置）に指向するよう配置されている。第６噴口の軸線Ｌ６は、軸線ＬＢからピストン側（図中下方側）でピストン下死点位置よりも上方側の所定位置（図中右側）に指向するよう配置されている。なお、全噴口から噴射された全体の燃料噴霧は、軸線ＬＢを中心とする７０°以下の円錐空間内に収まるように設定されている。 The fourth to sixth nozzle holes serve as piston-side nozzle holes, respectively, and perform fuel injection toward the piston top surface other than the vicinity of the electrode E. The axis L4 of the fourth nozzle hole is disposed so as to be directed from the axis LB to a predetermined position (left side in the figure) above the piston bottom dead center position on the piston side (lower side in the figure). The axis L5 of the fifth nozzle hole is a predetermined position above the piston bottom dead center position on the piston side (lower side in the figure) from the axis LB (a center position in the figure, a position directly below the axis L1 of the first nozzle hole). It is arranged to point to. The axis L6 of the sixth nozzle hole is arranged so as to be directed from the axis LB to a predetermined position (right side in the figure) above the piston bottom dead center position on the piston side (lower side in the figure). It should be noted that the entire fuel spray injected from all the injection holes is set so as to be within a conical space of 70 ° or less centering on the axis LB.
電極Ｅ周りに燃料噴霧を噴射する３つの噴口、つまり下側噴口、左側噴口、右側噴口のうち、下側噴口の燃料噴霧のペネトレーションが左側噴口と右側噴口からのペネトレーションよりも大きくなるように、下側噴口の軸長が左側噴口の軸長および右側噴口の軸長よりも長く設定されている。なお、電極Ｅ周り以外に燃料噴霧を噴射する各ピストン側噴口の軸長は、左側噴口の軸長および右側噴口の軸長と同一に設定されている。以上に加えて、全噴口のうち下側噴口の軸線Ｌ１が、燃料噴射弁１８の軸線ＬＢにもっとも近い位置となるように設定されており、しかも軸線Ｌ１の軸線ＬＢに対する開き角も、他の噴口における軸線Ｌ２〜Ｌ６の軸線ＬＢに対する開き角よりも小さくなるように設定されている。
Of the three nozzle holes that inject fuel spray around the electrode E, that is, the lower nozzle hole, the left nozzle hole, and the right nozzle hole, the fuel spray penetration of the lower nozzle hole is larger than the penetration from the left nozzle hole and the right nozzle hole. The axial length of the lower nozzle is set longer than the axial length of the left nozzle and the right nozzle. In addition, the axial length of each piston side nozzle hole which injects fuel spray other than around the electrode E is set to be the same as the axial length of the left nozzle hole and the axial length of the right nozzle hole. In addition to the above, the axis L1 of the lower nozzle among all the nozzles is set so as to be closest to the axis LB of the
以上説明したように、点火プラグの電極Ｅの下方及び両側方に、第１噴口〜第３噴口の軸線Ｌ１〜Ｌ３が配置されているため、成層燃焼時、点火プラグの電極Ｅ近傍に微粒化された混合気を集めることができ、着火性を向上することができる。また、軸線ＬＢよりもピストン側に第４噴口〜第６噴口の軸線Ｌ４〜Ｌ６が配置されているため、燃焼室６全体に混合気を存在させることができ、均一燃焼時における混合気の均質化を向上することができる。また、第１噴口と第４噴口〜第６噴口の各軸線Ｌ１、Ｌ４〜Ｌ６は、吸気弁１２の可動範囲外に配置されるため、多噴口としながらも大半の噴口を吸気弁１２の可動範囲外に配置でき、各噴口から噴射される燃料噴霧が吸気弁１２に衝突することを抑制することができる。
As described above, since the axis lines L1 to L3 of the first to third nozzle holes are disposed below and on both sides of the electrode E of the spark plug, atomization occurs near the electrode E of the spark plug during stratified combustion. The collected air-fuel mixture can be collected, and the ignitability can be improved. Further, since the axis lines L4 to L6 of the fourth nozzle hole to the sixth nozzle hole are arranged on the piston side with respect to the axis line LB, the air-fuel mixture can be present in the
ここで、点火プラグの電極Ｅ近傍に配置される第１噴口〜第３噴口の各軸線Ｌ１〜Ｌ３とは、相互干渉効果を得るために、次のような関係に設定されている。すなわち、第１噴口〜第３噴口（第４噴口〜第６噴口についても同じ）は、電極Ｅに対して２０ｍｍ以上離間した距離とされている。また、第１噴口の軸線Ｌ１と第２噴口の軸線Ｌ２との開き角が１５度〜２５度の範囲（実施形態では２０度）となるように設定され、かつ、第１噴口の軸線Ｌ１と第３噴口の軸線Ｌ３との開き角が１５度〜２５度の範囲（実施形態では２０度）となるように設定されている。これにより、第１噴口からの燃料噴霧と第２噴口からの燃料噴霧とが相互干渉効果によって電極Ｅ近傍で互いに連続したものとなり、同様に、第１噴口からの燃料噴霧と第３噴口からの燃料噴霧とが相互干渉効果によって電極Ｅ近傍で互いに連続したものとなる。この相互干渉効果が得られた状態では、図１１において、電極Ｅ近傍において、軸線Ｌ１からＬ２に向けて伸びる連続した燃料噴霧が生成され、かつ軸線Ｌ１から軸線Ｌ３に向けて伸びる連続した燃料噴霧が生成されることになる（図１１において連続した燃料噴霧の形状が略Ｖ字形状となる）。下側噴口からの燃料噴霧のペネトレーションが、左側噴口および右側噴口からの燃料噴霧のペネトレーションよりも大きくなるように設定することにより、相互干渉効果によって、軸線Ｌ１が電極Ｅに対して下方から接近する方向へと大きく移動されてしまう事態が防止あるいは抑制されることになる。 Here, the axes L1 to L3 of the first nozzle hole to the third nozzle hole arranged in the vicinity of the electrode E of the spark plug are set in the following relationship in order to obtain a mutual interference effect. That is, the first to third nozzle holes (the same applies to the fourth to sixth nozzle holes) are separated from the electrode E by 20 mm or more. Further, the opening angle between the axis L1 of the first nozzle hole and the axis L2 of the second nozzle is set to be in a range of 15 degrees to 25 degrees (20 degrees in the embodiment), and the axis L1 of the first nozzle hole The opening angle with the axis L3 of the third nozzle hole is set to be in a range of 15 degrees to 25 degrees (20 degrees in the embodiment). Thereby, the fuel spray from the first nozzle and the fuel spray from the second nozzle become continuous with each other in the vicinity of the electrode E due to the mutual interference effect. Similarly, the fuel spray from the first nozzle and the fuel spray from the third nozzle The fuel spray becomes continuous in the vicinity of the electrode E due to the mutual interference effect. In a state in which this mutual interference effect is obtained, in FIG. 11, in the vicinity of the electrode E, a continuous fuel spray extending from the axis L1 to L2 is generated and a continuous fuel spray extending from the axis L1 to the axis L3. Is generated (the shape of the continuous fuel spray in FIG. 11 is substantially V-shaped). By setting the fuel spray penetration from the lower nozzle hole to be larger than the fuel spray penetration from the left and right nozzles, the axis L1 approaches the electrode E from below by the mutual interference effect. The situation of being greatly moved in the direction is prevented or suppressed.
ここで、エンジン低回転・低負荷域での高負荷域では、筒内圧力が大きくなるため、各噴口から噴射された燃料噴霧のペネトレーションが小さくなる。このペネトレーションが小さくなるということは、特に成層化に関連した第１噴口〜第３噴口から噴射された燃料噴霧が、電極Ｅを通りすぎて反対側のシリンダ壁に向かう割合が減少して、電極Ｅ付近に留まる割合が大きくなることを意味する。したがって、成層化を行う所定運転領域において、特に所定運転領域の高負荷域において、スワールを生成することにより、電極Ｅ周りの濃混合気層が、気筒軸線方向から見たとき、電極Ｅを通って燃料噴射弁の軸線と直交する方向のうち、スワールに乗る側に移動、拡散されるので、この高負荷域において電極Ｅ周りが過度にリッチになりすぎるのを防止する上で好ましいものとなる。 Here, since the in-cylinder pressure increases in the high load range in the low engine speed / low load range, the penetration of the fuel spray injected from each nozzle becomes small. This reduction in penetration means that the ratio of the fuel spray injected from the first to third nozzles particularly related to stratification passing through the electrode E toward the cylinder wall on the opposite side decreases. This means that the ratio of staying in the vicinity of E increases. Accordingly, by generating swirl in a predetermined operation region where stratification is performed, particularly in a high load region of the predetermined operation region, the rich mixture layer around the electrode E passes through the electrode E when viewed from the cylinder axial direction. In the direction perpendicular to the axis of the fuel injection valve, it moves and diffuses toward the swirl side, which is preferable in preventing the area around the electrode E from becoming excessively rich in this high load region. .
上述した電極Ｅ周りでの過度なリッチ化防止のために、前述のように、スワール生成が行われると共に、圧縮行程中での分割噴射が実行される。スワール生成により、電極Ｅを取り囲んでいた濃混合気層はスワールの勢いによって、全体的に電極Ｅからシリンダ壁面方向へと移動されて、電極Ｅ周辺のうち、濃混合気層の移動方向とは反対側には濃混合気層が位置されない状態となる。これにより、初期燃焼割合が低減されて、燃費向上となる。とりわけ、エンジン低回転・低負荷域での低負荷域から、エンジン負荷の増大に伴って徐々にスワールの強さを強くする（スワール弁の開度をエンジン負荷の増大に応じて徐々に小さくする）ことにより、燃料噴射量の増大に応じた適切な強さのスワールとして、電極Ｅ周りに生成される濃混合気層を、着火性を確保しつつ燃費向上を図ることのできる最適な状態に設定することができる。 In order to prevent excessive enrichment around the electrode E described above, swirl generation is performed as described above, and divided injection is performed during the compression stroke. Due to the swirl generation, the rich mixture layer surrounding the electrode E is moved from the electrode E to the cylinder wall surface as a whole by the force of the swirl. What is the moving direction of the rich mixture layer around the electrode E? On the opposite side, the rich mixture layer is not located. Thereby, the initial combustion rate is reduced, and fuel efficiency is improved. In particular, the swirl strength is gradually increased as the engine load increases from the low load range in the low engine speed / low load range (the swirl valve opening is gradually decreased as the engine load increases). As a swirl of appropriate strength according to the increase in the fuel injection amount, the rich air-fuel mixture layer generated around the electrode E is brought into an optimum state in which fuel efficiency can be improved while ensuring ignitability. Can be set.
以上に加えて、前述した分割噴射を行うことによって、一括噴射（例えば図７後段噴射時期で全ての燃料噴射量を実行する噴射）を行う場合に比して、電極Ｅ周りの濃混合気層生成をより一層促進することができる。すなわち、同じ量の燃料噴射を行う場合であっても、分割噴射の場合は、前段噴射された分の燃料噴霧は、電極Ｅへの通電（点火）実行までの期間に燃焼室６内においてかなりの割合が拡散されてしまい、電極Ｅ周りでの濃混合気層生成には殆ど寄与しないこととなる（後段噴射された燃料噴霧のみが実質的に電極Ｅ周りでの濃混合気層生成に寄与する）。エンジン低回転・低負荷域となる所定運転領域での電極Ｅ周りの混合気濃度は、該所定運転領域での低負荷域での電極Ｅ周りの混合気濃度とほぼ同程度となるように設定するのが好ましいものである。
In addition to the above, by performing the above-described divided injection, a rich air-fuel mixture layer around the electrode E compared to a case where collective injection (for example, injection in which all the fuel injection amounts are executed at the subsequent injection timing in FIG. 7) is performed. Production can be further promoted. That is, even in the case of performing the same amount of fuel injection, in the case of split injection, the amount of fuel spray for the previous stage injection is considerably increased in the
図１２，図１３は、燃料噴射弁１８のシリンダヘッド４に対する取付例を示すものである。図中、４５はシリンダヘッド４に形成された取付孔であり、図１２では、取付孔４５がシリンダヘッド４の外部への開口端面に開口されている様子が示される。シリンダヘッド４の外側端面には、取付孔４５の周縁部において、２つの位置決め用の突起部４ｃ、４ｄが形成されている。この２つの突起部４ｃと４ｄとの間の距離（相対向する面の間の距離）は、所定寸法となるように精度よく仕上げられている。
12 and 13 show an example of attachment of the
燃料噴射弁１８は、前記取付孔４５にがたつきなく挿入される筒部１８ｃと、筒部１８ｃの基端部からほぼ径方向に伸びる突起部１８ｄとを有し、この突起部１８ｄの先端部が、外部からの通電用のカプラが着脱自在に接続される接続端子部１８ｅとされている。なお、実施形態では、筒部１８ｃと突起部１８ｄとが一体成形されているが（電気的接続部分は除く）、突起部１８ｄを筒部１８ｃとは別体に形成して、後に互いに周方向および筒部１８ｃの軸線方向に移動しないように規制された状態で一体に組付するようにしてもよい。
The
燃料噴射弁１８のシリンダヘッド４に対する取付けは、その筒部１８ｃを所定深さまで取付孔４５に挿入することにより行われる。このとき、燃料噴射弁１８の突起部１８ｃが、シリンダヘッド４に形成された一対の突起部４ｃと４ｄとの間に位置される（挟まれる）。燃料噴射弁１８のｃ突起部１８ｃの幅は、一対の突起部４ｃと４ｄとの間の寸法に対応して精度よく仕上げられて、突起部１８ｃが、一対の突起部４ｃと４ｄとの間にがたつきなく挿入される状態とされる（この状態が図１３の状態である）。そして、図１３の取付状態においては、各噴口の電極Ｅに対する位置関係が図１１の状態となるように設定されている。このように、燃料噴射弁１８の突起部１８ｃは、シリンダヘッド４に形成された一対の突起部４ｃ、４ｄと共に、燃料噴射弁１８を所定の取付角度（回動角度）でもってシリンダヘッド４に取付けるための位置決め（用の治具）の機能をも果たすようになっている。前述したように、下側噴口の軸線Ｌ１が燃料噴射弁１８の軸線ＬＢにもっとも近い位置にあるため、燃料噴射弁１８をエンジンへの取付状態からその周方向に回動させたときに、軸線Ｌ１の電極Ｅに対する上下方向の距離の変動量が、他の軸線Ｌ２〜Ｌ６に比して軸線Ｌ１がもっとも小さいものとなる。すなわち、軸線Ｌ１と電極Ｅとの上下方向距離が極力一定値となるようにする上で好ましい設定となっている。
The
次に、燃焼室内への電極突出量に応じた特定噴口の軸線の位置設定（燃料噴射弁の選択）の点について、図１４〜図２１を参照しつつ説明する。まず、図１４は、シリンダヘッド４に実際に点火プラグ１６を取付けて、電極Ｅの燃焼室６（の上面）からの突出量を計測する一例を示している。なお、使用される点火プラグとしては、あらかじめの検査によって、点火プラグ１６のシリンダヘッド取付孔（の内面に設けられている係止段差面）に対する着座面から中央電極を覆う絶縁碍子先端までの長さの誤差が例えば±０．７ｍｍ以下のものを用いるようにしてある。このような誤差範囲の設定によって、特に大気圧状態（吸気行程および圧縮行程前半での気筒内の圧力状態に相当）において、特定噴口からの燃料噴霧が電極Ｅに直接当接しない態様とされ、しかも電極Ｅから離れすぎない態様とされる。シリンダヘッド４は、各気筒（実施形態では４気筒）に点火プラグ１６が取付けられた状態で、シリンダブロック側の合わせ面４ｇ側を上向にした状態で、基台Ｋ上に載置される。この状態で、例えばレーザ計測器ＬＳによって、各電極Ｅの先端（図１４では上端）の上記合わせ面４ｇからの距離が計測される。この計測結果が、コントローラ５０に内蔵されている記憶手段（メモリ）ＭＲに記憶される。なお、シリンダヘッド４は、その燃焼室形状等を含めて極めて精度よく仕上げられており、シリンダヘッド４そのものの製造誤差は、点火プラグ１６や燃料噴射弁１８（の噴口）の製造誤差に比して、無視できるものとなっている。なお、ＬＳ１はレーザ計測器ＬＳの発光部であり、ＬＳ２はレーザ計測器ＬＳの受光部である。
Next, the point of axial position setting (selection of the fuel injection valve) of the specific nozzle according to the amount of electrode protrusion into the combustion chamber will be described with reference to FIGS. First, FIG. 14 shows an example in which the
図１４で示す手法によって得られた計測データは、例えば図１５のようにされる。レーザ計測器ＬＳで得られるデータは、合わせ面４ｇと電極Ｅ先端とのなす距離であるので、この距離が小さいほど、電極Ｅ先端の燃焼室内からの突出量Ｙが大となる。図１５では、電極Ｅ先端の燃焼室内からの突出量が大きい方から小さい方へ順に、３番（ＮＯ３）気筒、１番（ＮＯ１）気筒、２番（ＮＯ２）気筒、４番（ＮＯ４）気筒となっている。
Measurement data obtained by the method shown in FIG. 14 is, for example, as shown in FIG. Since the data obtained by the laser measuring instrument LS is the distance formed by the
図１６は、燃料噴射弁１８の軸線ＬＢと特定噴口（第１噴口）の軸線Ｌ１とのなす角度θを示すものであり、あらかじめの検査によって、θの所定値からの誤差が例えば±３．５度以下とされた燃料噴射弁１８を用いるようにしてある。４気筒分となる合計４本の燃料噴射弁１８のθが計測されて、そのデータがＩＣタグ等によって各燃料噴射弁１８に付される。実際の計測値を、小さい方から多き方へ順に、θ１、θ２、θ３、θ４とされる。特に図１６から明確なように、θが大きいほど、特定噴口の軸線Ｌ１が、電極Ｅに接近した状態となる。
FIG. 16 shows an angle θ formed between the axis LB of the
前述のように計測された電極Ｅの燃焼室内への突出量Ｙ（計測データはＹ１〜Ｙ４）と、角度θ（計測データはθ１〜θ４）とを照合して、その組み合わせが決定される。すなわち、突出量がもっとも大きいＹ１のデータ値を有する点火プラグ１６に対しては、もっとも小さい角度θ１を有する燃料噴射弁１８が対応付けられ、突出量が２番目に大きいＹ２のデータ値を有する点火プラグ１６に対しては、２番目に小さい角度θ２を有する燃料噴射弁１８が対応付けられ、突出量が３番目に大きいＹ３のデータ値を有する点火プラグ１６に対しては、３番目に小さい角度θ３を有する燃料噴射弁１８が対応付けられ、突出量がもっとも小さいＹ４のデータ値を有する点火プラグ１６に対しては、もっとも大きい角度θ４を有する燃料噴射弁１８が対応付けられる。そして、このようにして対応付けられた関係となるように、シリンダヘッド４に対して燃料噴射弁１８が選択的に組付けられ。組付完了状態が図１７に示される。なお、大気圧状態において、特定噴口からの燃料噴霧が電極と干渉しないようにされるが、特定噴口からの燃料噴霧の直径は電極Ｅ近傍において２ｍｍ程度である。
The amount of protrusion E of the electrode E measured into the combustion chamber Y (measured data is Y1 to Y4) and the angle θ (measured data is θ1 to θ4) measured as described above are collated to determine the combination. In other words, the
図１７の組付後において、各気筒における電極Ｅと特定噴口の軸線Ｌ１との距離Ｘが、大きい方から小さい方へ順にＸ１〜Ｘ４で示されるが、このＸ１〜Ｘ４は、Ｙ１〜Ｙ４とθ１〜θ４とに基づいて演算により算出される（例えばＸ１はＹ１とθ１とに基づいて参照されるということ）。このように、実施形態では、もっとも大きい距離Ｘ１とされた気筒が３番気筒とされ、２番目に大きい距離Ｘ２とされた気筒が４番気筒とされ、３番目に大きい距離Ｘ３とされた気筒が２番気筒とされ、もっとも小さい距離Ｘ４とされた気筒が１番気筒とされる。そして、前記記憶手段ＭＲには、上記距離Ｘ（Ｘ１〜Ｘ４）とこれに対応する気筒との関係が記憶されるが、少なくとも、もっとも大きい距離Ｘ１を有する気筒（３番気筒）、およびもっとも小さい距離Ｘ４を有する気筒（１番気筒）が記憶される。 After the assembly shown in FIG. 17, the distance X between the electrode E and the axis L1 of the specific nozzle in each cylinder is indicated by X1 to X4 in order from the largest to the smallest, and these X1 to X4 are Y1 to Y4. Calculation is performed based on θ1 to θ4 (for example, X1 is referred to based on Y1 and θ1). Thus, in the embodiment, the cylinder having the largest distance X1 is the third cylinder, the cylinder having the second largest distance X2 is the fourth cylinder, and the cylinder having the third largest distance X3. Is the second cylinder, and the cylinder having the smallest distance X4 is the first cylinder. The storage means MR stores the relationship between the distance X (X1 to X4) and the corresponding cylinder, but at least the cylinder having the largest distance X1 (the third cylinder) and the smallest. The cylinder having the distance X4 (first cylinder) is stored.
図１８は、前述した点火プラグ１６と燃料噴射弁１８とを対応づけて組付ける手順をまとめて示すものである。すなわち、ステップＱ１において、実機用としてそのまま使用されるべきシリンダヘッド４に点火プラグ１６を取付け、次いでステップＱ２において、図１４に示すように各点火プラグ１６における電極Ｅの燃焼室内からの突出量を計測して、その計測結果（Ｙ１〜Ｙ４）を記憶手段ＭＲに記憶させる。ステップＱ２の後は、ステップＱ３において、点火プラグ１６が取付けられたシリンダヘッド４をシリンダブロックに組み付け、通常のエンジンの組立が行われる（クランクシャフト等の組付けも行われる）。
FIG. 18 collectively shows a procedure for assembling the
上記ステップＱ１〜Ｑ３とは並行して、ステップＱ５において、全気筒分の燃料噴射弁１８について、軸線ＬＢと特定噴口の軸線Ｌ１との角度θが計測される（θ１〜θ４の計測値を得る）。このステップＱ５で得られた計測値は、各燃料噴射弁１８にタグ等を利用して各燃料噴射弁１８特有のデータとして付される。なお、実施形態では、計測データθ（ステップＱ５での処理）は、エンジン組立工場とは別の場所、より具体的的には燃料噴射弁１８を製造する工場において得るようにしてあり、エンジン組立工場には、あらかじめ計測データθが付された燃料噴射弁１８が納入されるようになっている。
In parallel with the above steps Q1 to Q3, in step Q5, the angle θ between the axis LB and the axis L1 of the specific nozzle is measured for the
ステップＱ４では、シリンダブロック等に組付けられると共に既に点火プラグ１６が取付けられているシリンダヘッド４に対して、燃料噴射弁１８が取付けられる。この燃料噴射弁１８の取付の際には、電極Ｅの燃焼室内からの突出量Ｙ（Ｙ１〜Ｙ４）に応じて、角度θ（θ１〜θ４）の大きさを対応付けて行われる。
In step Q4, the
なお、ステップＱ２とステップＱ３との間で、シリンダヘッド４から各点火プラグ１６を全て取外して、ステップＱ４において再びシリンダヘッド４に各点火プラグ１６を取付けるようにしてもよい。この場合、シリンダヘッド４のシリンダブロック等への組付けを、従来同様に、点火プラグ１６が取付けられていない状態で行うことができる。また、ステップＱ２で得られた計測データとステップＱ５の計測で得られたデータとに基づいて、点火プラグ１６と燃料噴射弁１８とを対応付けておき（例えば１つの点火プラグ１６と１つの燃料噴射弁１８とからなる１気筒分のセット体を、全気筒分となる４セットに分けておく）、ステップＱ４において、１つの気筒毎にセット関係にある点火プラグ１６と燃料噴射弁１８とを取付けるようにすることもできる。
In addition, between each step Q2 and step Q3, all the spark plugs 16 may be removed from the
ここで、エンジン始動時における各気筒間での点火順について説明するが、点火順序（吸気行程順ともなる）が、例えば３番気筒、２番気筒、４番気筒、１番気筒というように設定されている。なお、エンジン始動の際に初爆される気筒が、極冷間時とそれ以外の温間時とで分けられているので、場合分けして説明する。
（１）極冷間時でのエンジン始動
極冷間時においては、各気筒間においてもっとも早く混合気に点火が行われる気筒が、次のように選択される。すなわち、エンジン冷機時を前提として、外気温度が例えば０度Ｃ以下の極冷間時には、もっとも大きい距離Ｘ１とされた３番気筒が選択されて、この選択気筒である３番気筒から点火が行われる（３番気筒の点火が行われた後は、通常の点火順での点火が行われる）。もっとも早く点火が行われる３番気筒においては、クランキング回転数程度の小さい回転数であるために、噴射燃料の圧力が十分に小さくて微粒化が十分に行われていない状態とされるが、もっとも大きいい距離Ｘ１とされているので、その電極Ｅが燃料によって濡れてしまうことがなく、確実に着火されることになる。
Here, the ignition order between the cylinders when starting the engine will be described. The ignition order (also referred to as the intake stroke order) is set, for example, as the third cylinder, the second cylinder, the fourth cylinder, and the first cylinder. Has been. The cylinders that are initially exploded when the engine is started are divided between extremely cold and other warm periods.
(1) Engine start in extreme cold In extreme cold, the cylinder in which the air-fuel mixture is ignited earliest among the cylinders is selected as follows. That is, assuming that the engine is cold, when the outside air temperature is extremely cold, for example, 0 ° C. or less, the third cylinder having the largest distance X1 is selected, and ignition is performed from the third cylinder, which is the selected cylinder. (After ignition of the third cylinder is performed, ignition is performed in the normal ignition order). In the third cylinder that is ignited earliest, since the rotation speed is as small as the cranking rotation speed, the pressure of the injected fuel is sufficiently small and the atomization is not sufficiently performed. Since the distance X1 is the largest, the electrode E is not wetted by the fuel and is surely ignited.
また、実施形態では、各気筒間において、極冷間時でのエンジン始動時にもっとも遅く点火されるのがもっとも小さい距離Ｘ４とされた１番気筒になるので、この１番気筒が点火されるまでにはエンジン回転数が十分に上昇して燃料噴射圧力も十分に上昇して、噴射される燃料の微粒化も十分促進されたものとなり、もっとも小さい距離Ｘ４とされた１番気筒での着火も確実に行われて、エンジン始動をより一層確実に行うことができる。なお、もっとも大きい距離Ｘ１とされた気筒についての点火が行われた後の点火順は、距離Ｘの大きさを考慮しないようにすることもできる。上述した、極冷間時でのエンジン始動時には、燃料の微粒化促進のために吸気行程での燃料噴射とされて、圧縮行程での燃料噴射は行われないようになっている。したがって、例えば、エンジン始動のためにクランキングしたときに、吸気行程となる気筒が特定気筒しての３番気筒以外の別の気筒（例えば１番気筒）であっても、この別の気筒に対しては吸気行程での燃料噴射や点火を行うことなく、３番気筒が吸気行程となった時点で始めて燃料噴射を行ってその後に３番気筒の点火が行われることとなる。 Further, in the embodiment, since the first cylinder is set to the smallest distance X4 when the engine is started in the extremely cold state between the cylinders, until the first cylinder is ignited. The engine speed is sufficiently increased, the fuel injection pressure is sufficiently increased, the atomization of the injected fuel is sufficiently promoted, and the ignition in the first cylinder at the smallest distance X4 is also achieved. This is ensured and the engine can be started even more reliably. It should be noted that the order of ignition after the ignition for the cylinder having the largest distance X1 may be made so as not to consider the size of the distance X. When the engine is started in the extremely cold state as described above, fuel injection is performed in the intake stroke to promote atomization of fuel, and fuel injection is not performed in the compression stroke. Therefore, for example, even when another cylinder (for example, the first cylinder) other than the third cylinder, which is the specific cylinder when the cranking is performed for starting the engine, is used as another cylinder. On the other hand, without performing fuel injection or ignition in the intake stroke, fuel injection is performed only when the third cylinder reaches the intake stroke, and then ignition of the third cylinder is performed.
（２）温間時でのエンジン始動
エンジン冷機時であることを前提として、極冷間時以外でのエンジン始動時、例えば外気温度が０度Ｃを超えるときのエンジン始動は、迅速なエンジン始動のために、各気筒間においてもっとも早く混合気に点火が行われる気筒が、次のように選択される。すなわち、もっとも小さい距離Ｘ４とされた１番気筒が最小気筒とされて、この最小気筒である１番気筒から点火が行われる（１番気筒の点火が行われた後は、通常の点火順での点火が行われる）。もっとも早く点火が行われる１番気筒においては、クランキング回転数程度の小さい回転数であるために、噴射燃料の圧力が十分に小さくて微粒化が十分に行われていない状態とされるが、もっとも小さい距離Ｘ１とされているので、その電極Ｅ回りには気筒間においてもっともリッチな混合気が存在することとなって、確実な着火が行われて、エンジン始動を迅速に行えることになる。この迅速なエンジン始動のためには、点火順に、距離Ｘが順次大きくなるように設定することもできる。
(2) Engine start at warm time Assuming that the engine is cold, engine start at a time other than extremely cold, for example, when the outside air temperature exceeds 0 degrees C, is quick engine start. Therefore, the cylinder in which the air-fuel mixture is ignited earliest among the cylinders is selected as follows. That is, the first cylinder having the smallest distance X4 is set as the smallest cylinder, and ignition is performed from the first cylinder, which is the smallest cylinder (after the first cylinder is ignited, in the normal firing order). Is ignited). In the first cylinder that is ignited earliest, since the rotation speed is as small as the cranking rotation speed, the pressure of the injected fuel is sufficiently small and the atomization is not sufficiently performed. Since the distance X1 is the smallest, the richest air-fuel mixture exists between the cylinders around the electrode E, so that reliable ignition is performed and the engine can be started quickly. In order to start the engine quickly, the distance X can be set so as to increase sequentially in the order of ignition.
図１９は、図１８の変形例を示すものである。本実施形態では、図１８のステップＱ１に対応するステップＱ１１において、用いられるシリンダヘッドが、実際にエンジン組立に使用される実機用ではなくて、エンジンの組立には使用されないダミー用（計測用）とされ、このダミー用シリンダヘッドとしては計測用としての専用品を別途用意してもよいが、実施形態では実機用のものをそのまま流用するようにしてある。ステップＱ１２において、各点火プラグ１６について燃焼室内からの突出量Ｙ（Ｙ１〜Ｙ４）が計測され、その後ステップＱ１３において、ダミー用シリンダヘッドから各点火プラグ１６が取外される。Ｑ１４においては、シリンダヘッド（実機用）がシリンダブロック等に組付けられる。このステップＱ１４は、図１８のステップＱ３に対応するが、シリンダヘッド４には点火プラグ１６が取付けられていない状態である。上記ステップＱ１１〜Ｑ１４と並行して、ステップＱ１６（ステップＱ５対応）において、各燃料噴射弁１８の角度θ（θ１〜θ４）が計測される。そして、最後に、ステップＱ１５において、突出量Ｙと角度θとを対応づけるようにして点火プラグ１６と燃料噴射弁１８との組み合わせせが選択されて、この選択された組み合わせの状態でもって点火プラグ１６と燃料噴射弁１８とがシリンダヘッドに取付けられる。
FIG. 19 shows a modification of FIG. In the present embodiment, in step Q11 corresponding to step Q1 in FIG. 18, the cylinder head used is not for an actual machine actually used for engine assembly, but for a dummy that is not used for engine assembly (for measurement). As this dummy cylinder head, a dedicated product for measurement may be prepared separately, but in the embodiment, the actual product is used as it is. In step Q12, the projection amount Y (Y1 to Y4) of each
図２０、図２１は、シリンダヘッド４に点火プラグ１６を実際に取付けることなく、点火プラグ１６の燃焼室内からの突出量Ｙ（に関するデータ）を得るようにしたものである。この点を詳述すると、図２０において、点火プラグ１６の先端部付近の構造は、電極Ｅのうちその中心電極Ｅ１の周囲が絶縁碍子１６ａによって囲まれて、中心電極Ｅ１はその先端部のみが絶縁碍子１６ａから若干露出しており、この露出された中心電極Ｅ１を、複数の周辺電極Ｅ２が取り囲むようになっている。点火プラグ１６には、シリンダヘッド４の取付孔（の内周面）に形成された係止面に当接される着座面１６ｂを有するが、例えばこの着座面１６ｂを基準位置として絶縁碍子１６ａ先端面までの長さ（距離）Ｚが、各点火プラグ１６毎に計測される。絶縁碍子１６ａ先端面からの中心電極Ｅ１の突出長さが一定となるように管理されているが、上記長さＺにはかなりの誤差（例えば±０．７ｍｍ）を有することになり、この長さＺの誤差が、電極Ｅの燃焼室内からの突出量Ｙに誤差を与える極めて大きな要因となる。したがって、上記長さＺを計測することにより、電極Ｅの燃焼室内からの突出量Ｙが推定されることになる。なお、長さＺが大きいほど、突出量Ｙが大きくなる関係にある。
20 and 21 show the amount Y of projection of the
図２１において、ステップＱ２１において、上記長さＺを、全気筒分の点火プラグ１６（実施形態では４気筒なので４個の点火プラグとなる）について計測して、そのデータＺ１〜Ｚ４を得る。そして、Ｚ１〜Ｚ４のうち最大値をＺｍａｘ、最小値をＺｍｉｎ、中間値（２つあり）をＺｘとして分類する。この後、Ｑ２２において、シリンダヘッド４をシリンダブロック等に組付ける通常のエンジン組立が行われる（図１９のＱ１４対応）。
In FIG. 21, in step Q21, the length Z is measured for the spark plugs 16 for all cylinders (in the embodiment, there are four spark plugs because there are four cylinders), and data Z1 to Z4 are obtained. Then, among Z1 to Z4, the maximum value is classified as Zmax, the minimum value as Zmin, and the intermediate value (there are two) as Zx. Thereafter, in Q22, normal engine assembly for assembling the
一方、ステップＱ２１、Ｑ２２と並行して、ステップＱ２４において、全気筒分（実施形態では４気筒分）の各燃料噴射弁１８について、その角度θ（θ１〜θ４）を計測する。そして、そして、θ１〜θ４のうち最大値をθｍａｘ、最小値をθｍｉｎ、中間値（２つあり）をθｘとして分類する。
On the other hand, in parallel with steps Q21 and Q22, in step Q24, the angle θ (θ1 to θ4) of each
ステップＱ２３では、Ｚｍａｘの点火プラグ１６に対してθｍｉｎの燃料噴射弁１８を対応付け、Ｚｍｉｎの点火プラグ１６に対してθｍａｘの燃料噴射弁１８を対応付け、Ｚｘの点火プラグ１６に対してθｘの燃料噴射弁１８を対応付ける（Ｚｘとθｘとが対応付けられる組数は２組である）。そして、この対応付けの状態でもって、点火プラグ１６と燃料噴射弁１８とがシリンダヘッド４に組付けられる。図２１の実施形態によれば、燃料噴射弁１８については勿論のこと、点火プラグ１６についてもシリンダヘッド４等への組付けを行うことなく突出量Ｙ（に関連した値）を計測して、点火プラグ１６と燃料噴射弁１８との対応付けをエンジン組立工程とは全く別工程でもって行うことができる。なお、ステップＱ２３においては、対応付けされた点火プラグ１６と燃料噴射弁１８との２個セット体として組付工程に供給することにより、取付作業者は、組付に際して点火プラグ１６と燃料噴射弁１８との対応付けを意識することなくその取付作業を行うことができる。
In step Q23, the
図２２〜図２４は、本発明の別の実施形態を示すもので、燃料噴射弁１８Ｂを燃焼室略中央部に設けた場合（センター噴射の場合）を示す。すなわち、燃焼室略中央部には、点火プラグ１６が気筒軸線に対してかなり傾いた状態で配設されると共に、燃料噴射弁１８Ｂが気筒軸線にほぼ沿うようにして配設されている。燃料噴射弁１８Ｂは、図２４に示すように、周方向等間隔に複数（実施形態では６個）の噴口６１ａ〜６１ｆを有する。各噴口６１ａ〜６１ｆの軸線はそれぞれ、燃料噴射弁１８Ｂの軸線に対して同角度を有するように設定されて、各噴口６１ａ〜６１ｆからの燃料噴霧はそれぞれピストン頂面に向かうように指向されている。そして、１つの特定噴口６１ａが、電極Ｅ近傍の下方を通った後に、ピストン頂面に向かうように設定されている。本実施形態においては、点火プラグ１６の電極Ｅの燃焼室内への突出量が大きいほど、燃料噴射弁１８Ｂの軸線ＬＢと特定噴口６１ａの軸線Ｌ１とのなす角度θが小さい燃料噴射弁１８Ｂが対応付けられる。
22 to 24 show another embodiment of the present invention, and show a case where the
図２５、図２６は、電極Ｅと特定噴口の軸線との距離Ｘを検出する別の手法を示すもので、電極（中心電極Ｅ１と周辺電極Ｅ２）を通して流れるイオン電流の大きさに応じて距離Ｘを判別する手法を示すものである。まず、点火プラグ１６は、既知のように、その周辺電極Ｅ２がエンジン１を介してグランドされ、その中心電極Ｅ１が点火回路１７に接続されている。点火回路１７と点火プラグ１６との間に、イオン電流を検出する電流検出回路４２が設けられている。この電流検出回路４２は、点火回路１７から点火プラグ１６へ向けての電流の流れのみを許容する逆流防止ダイオード４２ａを有する。また、電流検出回路４２は、逆流防止ダイオード４２ａよりも点火プラグ１６側において、互いに直列に接続された逆流防止ダイオード４２ｂ、基準電圧源４２ｃ、抵抗器４２ｄを有して、これらの構成要素４２ｂ〜４２ｄを介して点火プラグ１６がグランドされている。さらに、電流検出回路４２は、抵抗器４２ｃ間での電圧を検出する電圧計４２ｅを有している。
25 and 26 show another method for detecting the distance X between the electrode E and the axis of the specific nozzle, and the distance depends on the magnitude of the ionic current flowing through the electrodes (center electrode E1 and peripheral electrode E2). A method for discriminating X is shown. First, as is known, the peripheral electrode E2 of the
エンジン１を運転したとき、点火直前において、電極回りに存在する燃料噴霧によって中心電極Ｅ１と周辺電極Ｅ２との間にイオン電流が流れ、このイオン電流の大きさに応じた電圧が電圧計４２ｅによって検出される（検出電圧が大きいほどイオン電流が大）。イオン電流は、電極Ｅ回りの混合気の空燃比の変化によって図２６に示すように変化する。なお、検出されるイオン電流（記憶されるイオン電流または電圧）は微妙にその大きさが変化されるが、検出値の中での最大値を検出、記憶するようにしてある。混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであることを前提とすると、検出されるイオン電流が大きいほど空燃比がリッチであり（空燃比が理論空燃比よりもリッチな場合はこの逆）、空燃比がリッチであるということは、電極Ｅと特定噴口の軸線との距離Ｘが小さいということになる。このようにして、各気筒についてそれぞれイオン電流（つまり距離Ｘ）が検出、記憶されることになる（少なくとも距離Ｘが最大となる気筒と最小となる気筒が記憶される）。なお、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるかリッチであるかは、例えば空燃比を現在値よりもリーン側に補正したとき（燃料噴射量を減量補正したとき）に、検出されるイオン電流値が小さくなれば現在の空燃比が理論空燃比よりもリーンであり、検出されるイオン電流値が大きくなれば現在の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるということが理解される。なお、イオン電流検出は、エンジンの定常運転状態のときに行えばよい。
When the
上述した電流検出回路４２は、各気筒（各点火プラグ１６）毎に個々に設けてよいが、イオン電流検出回路４２を各気筒共通用として使用することもできる（イオン電流を検出するタイミングが各気筒間において相違するので共通化が可能）。また、イオン電流検出回路４２が搭載された状態でエンジンを出荷することなく、例えばエンジン組立工場での最終検査段階で、イオン電流検出回路４２をエンジンに組み込んで、前述したイオン電流の検出、記憶を行わせた後、イオン電流検出回路４２をエンジンから除去するようにしてもよい（コストの大幅低減となる）。
The above-described
図２７は、電流検出回路４２に代えて、抵抗検出回路４３を用いたものであり、図２５と同一構成要素には同一符合を付してその重複した説明は省略する。本実施形態では、抵抗器４２ｄ等に対して直列に電流計４３ａを組み込んで、点火直前のタイミング（電極周りに混合気が存在する状態）で、電流計４３ａで電流を検出すればよい。検出される電流は、中心電極Ｅ１と周辺電極Ｅ２との間の絶縁抵抗に相当するが、この絶縁抵抗は、電極周りの混合気の空燃比がリッチであるほど小さくなる。なお、電流計４３ａでの検出電流が大きいほど、絶縁抵抗が小さくなって、電極Ｅと燃料噴霧との間の距離が小さいということになる。
27 uses a
次に、図２８のフローチャートを参照しつつ、前述したエンジン始動時における点火に関連した制御例について説明する。なお、図２８のフローチャートは、エンジン冷機時のときにスタータモータが作動されたときに開始されるものであり、また以下の説明でＲはステップを示す。まず、Ｒ５１において、外気温度やエンジン冷却水温度等のデータが入力された後、Ｒ２において、極冷間時（例えば０度Ｃ以下）であるか否かが判別される。このＲ２の判別でＹＥＳのときは、Ｒ３において、記憶手段ＭＲに記憶されている距離Ｘが最大となる特定気筒（図１７に示す実施形態の場合は３番気筒）が選択された後、Ｒ３において、各気筒間において、上記特定気筒が最初に点火される（初爆）。この後は、Ｒ５において、排気ガス浄化触媒の早期活性化のために、排気温度上昇のための制御が行われる。このＲ５での制御は、例えば１０秒程度点火時期をリタードさせることによって、排気ガスの温度上昇が積極的に図られる。Ｒ５の後は、Ｒ６において、エンジンが暖機状態になるまで、全運転領域において均一燃焼が行われる。この均一燃焼のときも、積極的に排気温度上昇のために、点火時期が正規の点火時期よりも若干リタードされる（Ｒ５でのリタード量よりは小さいリタード量とされる）。エンジンが十分に暖機された（図５に示すマップが選択されるエンジン冷却水温度が例えば６０度Ｃ以上となった）後は、Ｒ７において、図５に示すマップにしたがう通常の制御が行われる。そして、Ｒ７では、成層燃焼領域での定常運転時に、各気筒についてイオン電流が検出されて、検出結果が記憶手段ＭＲに記憶される。 Next, an example of control related to ignition at the time of engine start will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 28 is started when the starter motor is operated when the engine is cold, and R indicates a step in the following description. First, in R51, after data such as the outside air temperature and the engine coolant temperature are input, it is determined in R2 whether or not it is extremely cold (for example, 0 degrees C or less). When the determination of R2 is YES, after R3, a specific cylinder (the third cylinder in the embodiment shown in FIG. 17) having the maximum distance X stored in the storage means MR is selected, and then R3 In FIG. 2, the specific cylinder is first ignited (initial explosion) between the cylinders. Thereafter, in R5, control for increasing the exhaust gas temperature is performed for early activation of the exhaust gas purification catalyst. In the control at R5, for example, the temperature of the exhaust gas is positively increased by retarding the ignition timing for about 10 seconds. After R5, in R6, uniform combustion is performed in the entire operation region until the engine is warmed up. Even during the uniform combustion, the ignition timing is slightly retarded from the normal ignition timing (the retard amount is smaller than the retard amount at R5) in order to positively increase the exhaust gas temperature. After the engine has been sufficiently warmed up (the engine coolant temperature at which the map shown in FIG. 5 is selected is, for example, 60 ° C. or higher), in R7, normal control is performed according to the map shown in FIG. Is called. In R7, the ion current is detected for each cylinder during steady operation in the stratified combustion region, and the detection result is stored in the storage means MR.
前記Ｒ２の判別でＮＯのときは、Ｒ８において、記憶手段ＭＲに記憶されているもっとも小さい距離Ｘ４となっている気筒（最小気筒）が選択された後、Ｒ９において、各気筒間においてＲ８で選択された気筒が最初に点火される。このＲ９の後は、前述したＲ５以降の処理が行われる。なお、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ９での燃料噴射は、吸気行程での噴射とされるが、特にＲ５での排気温度上昇の制御の際には、圧縮行程での分割噴射あるいは圧縮行程と膨張行程での分割噴射としてもよい。 If NO in the determination of R2, the cylinder (minimum cylinder) having the smallest distance X4 stored in the storage means MR is selected in R8, and then selected in R8 between the cylinders in R9. The first cylinder is ignited first. After this R9, the processing after R5 described above is performed. The fuel injection in R4, R5, R6, and R9 is injection in the intake stroke, but in particular, when controlling the exhaust gas temperature rise in R5, divided injection or compression stroke and expansion in the compression stroke It is good also as divided injection in a stroke.
図２９、図３０は、本発明のさらに別の実施形態を示すもので、各気筒間での角速度の相違（変動）を加味して初爆気筒を変更するようにしたものである。まず、図２９は、エンジン冷機時（例えばエンジンが始動された後で、冷却水温度が例えば４０度Ｃ以下のとき）での定常運転状態において、角速度（クランク角の変化速度）が最大となる気筒と最小となる気筒との間での変動幅を示すものである。すなわち、ある気筒で点火が行われると、角速度は徐々に大きくなった後、徐々に低下され、次の気筒の点火が行われると角速度が再び徐々に大きくなった後、低下されることになるが、この角速度が変動する様子を重ね合わせて示したのが図２８となる。なお、この変動幅は、角速度の最大値同士の偏差としてある。 FIGS. 29 and 30 show still another embodiment of the present invention, in which the initial explosion cylinder is changed in consideration of the difference (variation) in angular velocity between the cylinders. First, FIG. 29 shows that the angular speed (change speed of the crank angle) becomes maximum in the steady operation state when the engine is cold (for example, after the engine is started and the cooling water temperature is 40 degrees C or less, for example). It shows the fluctuation range between the cylinder and the minimum cylinder. That is, when ignition is performed in a certain cylinder, the angular velocity gradually increases and then gradually decreases, and when ignition of the next cylinder is performed, the angular velocity gradually increases and then decreases. However, FIG. 28 shows how the angular velocity fluctuates in an overlapping manner. This fluctuation range is a deviation between the maximum values of the angular velocities.
角速度が大きくなる気筒においては燃焼トルクが大きいということであり、逆に角速度が小さくなる気筒では燃焼トルクが小さいということである。換言すれば、燃焼トルクが大きくなっている気筒ほど、電極Ｅと特定噴口の軸線との距離Ｘが小さい気筒であって、電極周りの空燃比がリッチになっていると考えることができる。このような観点から、温間時でのエンジン始動時には、角速度変更を加味して初爆気筒を設定するようにしてあり、その制御例が図３０のフローチャートに示される。すなわち、図３０のＲ１１〜Ｒ１３は、図２８のＲ８，Ｒ９に対応するもので、角速度変動は、冷機時であるＲ５あるいはＲ６の段階で検出するようにしてある。 This means that the combustion torque is large in the cylinder where the angular velocity is large, and the combustion torque is small in the cylinder where the angular velocity is small. In other words, it can be considered that the cylinder with the larger combustion torque has a smaller distance X between the electrode E and the axis of the specific nozzle and the air-fuel ratio around the electrode is richer. From this point of view, when the engine is warm, the initial explosion cylinder is set in consideration of the change in angular velocity, and a control example is shown in the flowchart of FIG. That is, R11 to R13 in FIG. 30 correspond to R8 and R9 in FIG. 28, and angular velocity fluctuations are detected at the stage of R5 or R6 when the machine is cold.
図３０の各ステップについて説明すると、まずＲ１１において、角速度変動が大きい状態（図２８の変動幅が大きい状態）であるか否かが判別される。このＲ１１の判別でＹＥＳのときは、Ｒ１２において、角速度が最大となっている気筒が選択される。そして、Ｒ１３において、Ｒ１２で選択された気筒が初爆気筒とされる。上記Ｒ１１の判別でＮＯのときは、Ｒ１４において、距離Ｘが最小となっている気筒が選択された後、Ｒ１３に移行される。なお、温間時には、常時、角速度最大となる気筒を初爆気筒となるように設定してもよい。 30 will be described. First, in R11, it is determined whether or not the angular velocity fluctuation is large (the fluctuation width of FIG. 28 is large). If the determination in R11 is YES, the cylinder having the maximum angular velocity is selected in R12. In R13, the cylinder selected in R12 is set as the first explosion cylinder. If the determination in R11 is NO, the cylinder having the smallest distance X is selected in R14, and then the process proceeds to R13. Note that the cylinder having the maximum angular velocity may be set to be the first explosion cylinder at all times during the warm period.
以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、特許請求の範囲に記載された範囲において種々の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。燃料噴射弁１８（１８Ｂ）の噴口の数は、５あるいは７以上であってもよい。各噴口の径および長さを互いに同一に設定してよもい。１つの気筒について、吸気ポート（切換弁）の数は１あるいは３以上であってもよい。電極Ｅ周りの濃混合気層生成を抑制するために、スワール生成と圧縮行程での分割噴射との両方を行うことなく、いずれか一方のみを行うようにしてもよく、スワールを生成しないものであってもよい。４気筒エンジンに限らず、２気筒以上の多気筒エンジンに適用できるものである。 Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made within the scope described in the scope of claims. For example, the present invention includes the following cases. The number of nozzle holes of the fuel injection valve 18 (18B) may be 5 or 7 or more. The diameter and length of each nozzle hole may be set the same. For one cylinder, the number of intake ports (switching valves) may be 1 or 3 or more. In order to suppress the formation of the rich air-fuel mixture around the electrode E, only one of the swirl generation and the split injection in the compression stroke may be performed without generating the swirl. There may be. The present invention can be applied not only to a four-cylinder engine but also to a multi-cylinder engine having two or more cylinders.
点火順序は、実施形態に示す場合に限らず、例えば１番気筒、３番気筒、４番気筒、２番気筒の順にする等、適宜設定できる。また、極冷間時でのエンジン始動時において、各気筒間においてもっとも早く点火される気筒を、もっとも小さい距離Ｘ４となっている気筒以外の気筒（もっとも大きい距離Ｘ１となっている気筒は勿論のこと、例えば２番目に大きな距離Ｘ２となっている気筒等）に設定することもできる。さらに、極冷間時でのエンジン始動時において、各気筒間において点火が行われる順序として、距離Ｘが大きい気筒から距離Ｘが小さい気筒へと順次変化するように設定するのが、確実なエンジン始動を確保する上で好ましいものとなる（この場合、各気筒間においてもっとも距離Ｘが小さい気筒が最後に点火されることになる）。極冷間時でのエンジン始動時において、クランキングを所定期間行った後に、最初の燃料噴射と点火を実行するようにしてもよい（燃料噴射圧が少しでも大きくなるのを待つ）。この場合、上記所定期間としては、例えば３秒というように時間で設定してもよく、あるいはエンジン（のクランクシャフト）が例えば２回転するまでの間等エンジンの回転数によって設定することもできる。 The ignition order is not limited to the case shown in the embodiment, and can be set as appropriate, for example, in the order of the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder. In addition, when starting the engine in extremely cold, the cylinder that is ignited earliestly between the cylinders is a cylinder other than the cylinder having the smallest distance X4 (not to mention the cylinder having the largest distance X1). For example, the cylinder having the second largest distance X2 or the like can be set. Further, when the engine is started in the extremely cold state, the order in which ignition is performed between the cylinders is set so that the cylinder is gradually changed from the cylinder having the large distance X to the cylinder having the small distance X. This is preferable in ensuring starting (in this case, the cylinder having the smallest distance X between the cylinders is ignited last). At the start of the engine during extremely cold, cranking may be performed for a predetermined period, and then the first fuel injection and ignition may be executed (waiting for the fuel injection pressure to increase even a little). In this case, the predetermined period may be set by time, for example, 3 seconds, or may be set by the engine speed, for example, until the engine (crankshaft) rotates twice.
温間時のときは、エンジン始動を迅速に行うという観点から、クランキング後、直ちに初爆気筒として設定された気筒の点火を実行するのが好ましい（上記所定期間の設定を行わないで、初爆気筒に設定された気筒が最初に燃料噴射タイミングとなった時点で燃料噴射が実行されると共に、最初に所定の点火時期となった時点で点火実行される）。温間時でのエンジン始動の迅速性を優先するという観点から、点火順序を、距離Ｘが最小となる気筒から、順次距離Ｘが大きくなる気筒となうように設定して、気筒間において距離Ｘが最大の気筒が最後に点火されるように設定することもできる（点火順序を考慮して、図１７に示す対となる点火プラグ１６と燃料噴射弁１８とが組み込まれる気筒を適宜変更する）。温間時でのエンジン始動の迅速性向上のためには、距離Ｘが最大となる気筒以外の気筒を初爆気筒として設定してもよい（例えば図１７の例において、距離Ｘが２番目に小さい気筒となる２番気筒を初爆気筒として設定する等）。距離Ｘを考慮することなく角速度のみに基づいて初爆気筒を設定することもでき（極冷間時には角速度最小となる気筒を初爆気筒に設定し、温間時には角速度最大となる気筒を初爆気筒に設定する）、この場合は、既存のクランク角センサを利用するだけでよいのでコストの点で好ましく、また経年変化にも対応できるものとなる。極冷間時であるか否かの判定しきい値となる温度は、０度Ｃに限らず、例えば−２０度Ｃというように極端に低い温度にする等、エンジンの使用地域や使用燃料の相違等に応じて適宜設定し得るものである。勿論、本発明の目的として、実質的に好ましいあるいは利点として表現された発明を提供することをも暗黙的に含むものである。
When the engine is warm, it is preferable to execute ignition of the cylinder set as the first explosion cylinder immediately after cranking from the viewpoint of quickly starting the engine (without setting the predetermined period, The fuel injection is executed when the cylinder set as the explosion cylinder first reaches the fuel injection timing, and the ignition is executed when the predetermined ignition timing is first reached). From the viewpoint of giving priority to the quick start of the engine in the warm state, the ignition order is set so that the distance X becomes the cylinder in which the distance X increases sequentially from the cylinder in which the distance X becomes the minimum. It is also possible to set so that the cylinder with the largest X is finally ignited (in consideration of the ignition order, the cylinder in which the paired
１：エンジン
３：シリンダブロック
４：シリンダヘッド
５：ピストン
６：燃焼室
１０（１０Ａ、１０Ｂ）：吸気ポート
１２：吸気弁
１６：点火フプラグ
１６ａ：絶縁碍子
１６ｂ：着座面（基準位置）
１７：点火回路
１８：燃料噴射弁
１８Ｂ：燃料噴射弁（図２２〜図２４）
４１：切換スイッチ
４２：イオン電流検出回路
６１ａ：特定噴口（図２４）
Ｅ：点火プラグの電極
Ｅ１：中心電極
Ｅ２：周辺電極
ＬＢ：燃料噴射弁の軸線
Ｌ１：第１噴口（特定噴口）の軸線
Ａ１：第１噴口（特定噴口）から噴射された燃料の噴霧角
ＬＳ：計測器（電極の燃焼室内からの突出量を計測）
ＭＲ：記憶手段（検出値の記憶用）
Ｙ（Ｙ１〜Ｙ４）：電極の燃焼室内への突出量
θ（θ１〜θ４）：特定噴口の軸線と燃料噴射弁の軸線とのなす角度
Ｘ（Ｘ１〜Ｘ４）：電極と特定噴口の軸線との距離
Ｓ５：外気温度センサ
1: Engine 3: Cylinder block 4: Cylinder head 5: Piston 6: Combustion chamber 10 (10A, 10B): Intake port 12: Intake valve 16:
17: Ignition circuit 18:
41: changeover switch 42: ion
E: Spark plug electrode E1: Center electrode E2: Peripheral electrode LB: Fuel injection valve axis L1: First injection port (specific injection port) axis A1: Spray angle LS of fuel injected from the first injection port (specific injection port) : Measuring instrument (measures the amount of electrode protrusion from the combustion chamber)
MR: Storage means (for storing detected values)
Y (Y1 to Y4): Projection amount of electrode into combustion chamber θ (θ1 to θ4): Angle X (X1 to X4) formed between the axis of the specific nozzle and the axis of the fuel injection valve: The axis of the electrode and the specific nozzle Distance S5: outside temperature sensor
Claims (12)
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向された火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒について、前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離に関連した値となる距離データを把握する距離データ把握手段と、
あらかじめ設定された所定温度を超える温間時でのエンジン始動時において、クランキング開始直後に最初に混合気に対して点火を行う初爆気筒を、前記距離データ把握手段で得ている前記距離が最大となっている特定気筒以外の他の気筒に設定する初爆気筒設定手段と、
を備えていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, in the spark ignition direct injection engine in which the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed near the tip of the electrode and the extension line thereof,
For each cylinder, distance data grasping means for grasping distance data that is a value related to the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle,
When the engine is started at a warm temperature exceeding a predetermined temperature set in advance, the distance obtained by the distance data grasping means is the first explosion cylinder that first ignites the air-fuel mixture immediately after the start of cranking. A first-explosion cylinder setting means for setting other cylinders other than the maximum specified cylinder;
A spark ignition type direct injection engine characterized by comprising:
前記距離データ把握手段が、前記電極を通して流れるイオン電流を検出する電流検出手段と、定常運転時において該電流検出手段によって検出されたイオン電流の大きさを前記距離データとして記憶する記憶手段とから構成されている、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In claim 1,
The distance data grasping means comprises current detecting means for detecting an ion current flowing through the electrode, and storage means for storing the magnitude of the ion current detected by the current detecting means during steady operation as the distance data. A spark ignition direct injection engine characterized by that.
前記距離データ把握手段が、前記電極の燃焼室内への突出量と前記特定噴口の軸線位置に関するデータとに基づいて決定された前記距離データを記憶する記憶手段を備えている、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In claim 1,
The distance data grasping means comprises storage means for storing the distance data determined based on the amount of protrusion of the electrode into the combustion chamber and data on the axial position of the specific nozzle. Spark ignition direct injection engine.
前記初爆気筒設定手段によって設定される前記他の気筒が、前記距離データ把握手段で得ている前記距離が最小となっている気筒とされる、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The spark ignition type direct injection engine, wherein the other cylinder set by the initial explosion cylinder setting means is a cylinder having the minimum distance obtained by the distance data grasping means.
各気筒間での点火順序が、前記距離が最大となっている前記特定気筒の直後に該距離が最小となっている最小気筒がくるように設定されており、
前記初爆気筒設定手段で設定される気筒が、前記最小気筒に設定される、
ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The ignition sequence between the cylinders is set so that the smallest cylinder having the smallest distance comes immediately after the specific cylinder having the largest distance.
The cylinder set by the initial explosion cylinder setting means is set to the minimum cylinder.
This is a spark ignition direct injection engine.
前記温間時でのエンジン始動時には、圧縮行程後半に燃料噴射が行われる、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
A spark-ignition direct injection engine characterized in that when the engine is warm, the fuel is injected in the latter half of the compression stroke.
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向された火花点火式直噴エンジンにおいて、
エンジン冷機時における定常運転状態において、各気筒間について角速度の変動状態を検出する角速度変動検出手段と、
前記角速度検出手段で検出される気筒間での角速度の変動が大きいときは、あらかじめ設定された所定温度を超える温間時でのエンジン始動時において、クランキング開始直後に最初に混合気に対して点火を行う初爆気筒を、角速度が大きい気筒に設定する初爆気筒設定手段と、
を備えていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, in the spark ignition direct injection engine in which the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed near the tip of the electrode and the extension line thereof,
Angular velocity fluctuation detecting means for detecting a fluctuation state of the angular velocity between the cylinders in a steady operation state when the engine is cold;
When the fluctuation of the angular velocity between the cylinders detected by the angular velocity detecting means is large, when the engine is started at a warm temperature exceeding a predetermined temperature set in advance, the mixture is first subjected to the air-fuel mixture immediately after the start of cranking. First-explosion cylinder setting means for setting the first-explosion cylinder that performs ignition to a cylinder having a high angular velocity;
A spark ignition type direct injection engine characterized by comprising:
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向された火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒について、前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離に関連した値となる距離データを把握する距離データ把握手段と、
エンジン冷機時における定常運転状態において、各気筒間について角速度の変動状態を検出する角速度変動検出手段と、
前記角速度検出手段で検出される気筒間での角速度の変動が小さいときは、あらかじめ設定された所定温度を超える温間時でのエンジン始動時において、クランキング開始直後に最初に混合気に対して点火を行う初爆気筒を、前記距離データ把握手段で得ている前記距離が最小となっている最小気筒に設定する初爆気筒設定手段と、
を備えていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, in the spark ignition direct injection engine in which the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed near the tip of the electrode and the extension line thereof,
For each cylinder, distance data grasping means for grasping distance data that is a value related to the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle,
Angular velocity fluctuation detecting means for detecting a fluctuation state of the angular velocity between the cylinders in a steady operation state when the engine is cold;
When the fluctuation of the angular velocity between the cylinders detected by the angular velocity detecting means is small, at the time of starting the engine at a warm temperature exceeding a predetermined temperature set in advance, the initial air-fuel mixture immediately after the cranking is started. An initial explosion cylinder setting means for setting an initial explosion cylinder to be ignited as a minimum cylinder having the minimum distance obtained by the distance data grasping means;
A spark ignition type direct injection engine characterized by comprising:
各気筒において、前記複数の噴口のうち一部の特定噴口の軸線が、前記電極の先端近傍でかつその延長線付近を通るように指向された火花点火式直噴エンジンにおいて、
各気筒間において前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離がもっとも小さくなる最小気筒を記憶している記憶手段と、
あらかじめ設定された所定温度を超える温間時でのエンジン始動時において、クランキング開始直後に最初に混合気に対して点火を行う初爆気筒を、前記記憶手段に記憶されている前記最小気筒に設定する初爆気筒設定手段と、
を備えていることを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 Each cylinder is provided with a spark plug with an electrode protruding into the combustion chamber and a multi-hole type fuel injection valve having a plurality of injection holes for direct fuel injection into the combustion chamber,
In each cylinder, in the spark ignition direct injection engine in which the axis of some of the plurality of nozzle holes is directed near the tip of the electrode and the extension line thereof,
Storage means storing a minimum cylinder in which the distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle is the smallest among the cylinders;
When the engine is started at a warm temperature exceeding a predetermined temperature set in advance, an initial explosion cylinder that first ignites the air-fuel mixture immediately after the start of cranking is used as the minimum cylinder stored in the storage means. Initial explosion cylinder setting means to be set;
A spark ignition type direct injection engine characterized by comprising:
各気筒間の点火順序が、前記電極と前記特定噴口からの燃料噴霧との間の距離が最小となる気筒を基準として、該距離が順次大きくなる気筒となるように設定されている、ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In claim 9,
The ignition sequence between the cylinders is set so that the distance is increased sequentially with reference to the cylinder having the minimum distance between the electrode and the fuel spray from the specific nozzle. Features a spark ignition direct injection engine.
前記電極が燃焼室の略中央部に配設され、
前記燃料噴射弁が、燃焼室周縁部に配設されて、前記複数の噴口として、前記特定噴口の他に、ピストン頂面方向に指向される他の噴口を有し、
各気筒について、それぞれ２つの吸気弁が設けられ、
前記燃料噴射弁が前記２つの吸気弁間に位置されている、
ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In any one of Claims 1 thru | or 10,
The electrode is disposed substantially in the center of the combustion chamber;
The fuel injection valve is disposed at a peripheral portion of the combustion chamber and has, as the plurality of injection holes, other injection holes directed in the piston top surface direction in addition to the specific injection holes,
There are two intake valves for each cylinder,
The fuel injection valve is positioned between the two intake valves;
This is a spark ignition direct injection engine.
前記電極近傍に指向される噴口として、前記特定噴口の他に、該電極の左側方に指向された左側方噴口と、該電極の右側方に指向された右側方噴口とを有し、
前記特定噴口、左側方噴口および右側方噴口の各噴口から前記電極までの距離が２０ｍｍ以上に設定され、
前記特定噴口と前記左側方噴口とのなす開き角が１５度〜２５の度の範囲に設定されて、エンジンの低回転・低負荷域となる所定運転領域で該特定噴口からの燃料噴霧と該左側方噴口からの燃料噴霧が相互干渉効果によって互いに連続したものとなるように設定され、
前記特定噴口と前記右側方噴口とのなす開き角が１５度〜２５の度の範囲に設定されて、前記所定運転領域で該特定噴口からの燃料噴霧と該右側方噴口からの燃料噴霧が相互干渉効果によって互いに連続したものとなるように設定されている、
ことを特徴とする火花点火式直噴エンジン。 In any one of Claims 1 thru | or 11,
As the nozzle directed to the vicinity of the electrode, in addition to the specific nozzle, a left nozzle directed to the left side of the electrode, and a right nozzle directed to the right side of the electrode,
The distance from each nozzle of the specific nozzle, left side nozzle and right side nozzle is set to 20 mm or more,
The opening angle formed by the specific nozzle and the left nozzle is set in a range of 15 to 25 degrees, and the fuel spray from the specific nozzle and the fuel spray in a predetermined operation region that is a low rotation / low load region of the engine The fuel spray from the left side nozzle is set to be continuous with each other by the mutual interference effect,
The opening angle formed by the specific nozzle and the right nozzle is set in a range of 15 to 25 degrees, and the fuel spray from the specific nozzle and the fuel spray from the right nozzle are mutually in the predetermined operation region. Set to be continuous with each other due to interference effects,
This is a spark ignition direct injection engine.
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